三维激光雷达点云处理发展趋势

本文探讨了三维激光雷达点云处理的发展趋势,重点介绍了Point-Voxel结合的方法,如Point-Voxel CNN和3DSSD,强调其在3D目标检测中的应用。同时,点云网络结构的规范化和Image与Point的融合策略也是当前研究热点,特别是融合阶段和方式的探索。

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本人关注的3D目标检测的文章多一些,所以本文在点云检测,分割领域的发展趋势的理解可能还浅一些,希望能与大家交流。

2020年的CVPR出来之后,在点云处理方面给人的感觉是耳目一新,从众多论文中可以看出点云处理的新的发展方向。

发展趋势

1、Point-Voxel

在之前的发展中,方法大致可以分为如下几类:

  • Point-based:就是以pointnet++为代表,使用MLP提取point-wise的特征;以PointCNN为代表的,先计算卷积核,然后对点做卷积
  • Voxel-based:以Sparse Convolution为代表,使用3D卷积核提取特征
  • Graph-based:虽然看起来Graph based的方法适用性更强,是针对无序数据可以通用的一种方法,但在点云处理中,就显得速度慢,精度也并没有特别突出。

2020年则更多的尝试在Point和Voxel相结合:

Point-Voxel CNN for Efficient 3D Deep Learning,在保证速度的同时提取point-wise的细粒度的特征,减少了运算时间,提高了精度。而且该文章提出的是backbone,所以在识别、分割、分类的方法上都能使用。

3DSSD: Point-based 3D Single Stage Object Detector,使用point-based的分支做分割任务,使用voxel-based分支做检测任务,point-based的特征来自于voxel-based的插值,从而增加了一种监督方法。

<think>嗯,用户问的是激光雷达点云格式,我得先弄清楚什么是点云点云应该就是激光雷达扫描后得到的三维数据点集合吧?每个点都有坐标信息,可能还有强度、颜色之类的属性。那常见的格式有哪些呢?我记得有PCD、LAS、PLY、XYZ这些。不过具体每种格式的特点和应用场景可能需要详细说明。 首先,PCD格式是点云库(PCL)专用的,应该支持多种数据类型,比如XYZ、强度、法向量之类的。结构上可能包含头部信息和数据部分,对吗?然后LAS格式主要用于地理信息领域,特别是激光雷达测量,可能包含更多的元数据,比如GPS时间、回波次数这些信息。PLY格式比较通用,既能存点云也能存网格,可能有文本和二进制两种形式。XYZ格式应该是最简单的,每行三个坐标值,可能没有其他属性。 用户可能需要了解这些格式的区别,以便选择适合自己项目的格式。比如在自动驾驶中用PCD比较多,而地理测绘可能用LAS。此外,二进制和文本格式的区别也很重要,二进制体积小,读写快,文本可读性好但文件大。还有是否需要附加属性,比如强度、颜色,不同格式支持程度不同。 另外,用户可能想知道如何处理这些格式,比如用PCL库处理PCD,或者LAS工具处理LAS文件。可能还需要提到一些转换工具,比如CloudCompare或者PDAL,方便用户在不同格式间转换。 不过得注意用户可能对技术细节不太熟悉,需要解释清楚每种格式的优缺点,以及应用场景。结构上分点介绍,每个格式的结构、特点、应用,最后总结如何选择。这样用户能一步步了解不同点云格式的用途,方便他们根据需求做决定。</think>激光雷达点云格式是存储三维空间点云数据的标准化方式。以下是关键点解析: --- ### 一、点云数据的基本构成 每个数据点通常包含: 1. **坐标**:三维坐标$(x,y,z)$(必选) 2. **强度**:反射强度$I$(可选) 3. **颜色**:RGB值(可选) 4. **时间戳**:采集时间(可选) 5. **回波次数**:同一激光束的反射次数(可选) --- ### 二、主流点云格式对比 #### 1. **PCD格式**(Point Cloud Data) - **特点**: - 专为点云库(PCL)设计 - 支持自定义字段扩展 - 二进制/ASCII编码可选 - **文件结构示例**: ```plaintext VERSION .7 FIELDS x y z intensity SIZE 4 4 4 4 TYPE F F F F COUNT 1 1 1 1 DATA binary_compressed ``` #### 2. **LAS格式**(Lidar Data Exchange Format) - **特点**: - 地理信息行业标准 - 包含完整的元数据(坐标系、设备参数等) - 支持点分类(地面/植被/建筑等) - **典型应用**: - 地形测绘 - 林业资源调查 #### 3. **PLY格式**(Polygon File Format) - **特点**: - 兼容点云与网格数据 - 支持顶点法向量存储 - 广泛用于三维重建 - **数据结构示例**: ```plaintext ply format binary_little_endian 1.0 element vertex 100000 property float x property float y property float z property uchar red property uchar green property uchar blue end_header ``` #### 4. **XYZ格式** - **特点**: - 纯文本存储 - 无附加属性 - 结构简单 - **示例**: ```plaintext 1.23 4.56 7.89 2.34 5.67 8.90 ...(每行一个点) ``` --- ### 三、格式选择建议 | 场景 | 推荐格式 | 优势说明 | |--------------------|----------|------------------------------| | 自动驾驶感知 | PCD | 与PCL库深度集成,支持实时处理 | | 地理测绘 | LAS | 标准化元数据,行业兼容性好 | | 三维建模/学术研究 | PLY | 支持复杂属性,通用性强 | | 快速查看/简单处理 | XYZ | 无需专用工具,可直接文本编辑 | --- ### 四、处理工具推荐 1. **PCL库**:专业处理PCD格式 2. **CloudCompare**:支持多格式可视化与编辑 3. **PDAL**:地理空间点云数据处理框架 4. **Blender**:PLY格式三维建模 --- ### 五、发展趋势 新型格式如**E57**(支持多传感器数据融合)和**Draco压缩格式**(高效压缩点云)正在逐步普及。 选择格式时应优先考虑数据使用场景、处理工具链兼容性及存储效率需求。
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