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該研究成果以題為“MsSVT++: Mixed-scale Sparse Voxel Transformer with Center Voting for 3D Object Detection”的論文形式發(fā)表在國際頂級(jí)期刊《IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence》上。IEEE TPAMI作為人工智能、模式識(shí)別和圖像處理等領(lǐng)域的頂級(jí)權(quán)威期刊，其影響因子為23.6，是中國計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（CCF）推薦的人工智能領(lǐng)域A類期刊。論文的第一作者為北京理工大學(xué)李佳男副研究員，通訊作者為許廷發(fā)教授。

針對(duì)真實(shí)大規(guī)模場(chǎng)景中存在的遠(yuǎn)距離目標(biāo)誤檢漏檢和3D檢測(cè)模型在精度和計(jì)算效率之間難以平衡的瓶頸問題，科研團(tuán)隊(duì)提出了一種全稀疏體素Transformer點(diǎn)云特征提取網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(MsSVT)，如圖1所示。該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)引入了混合尺度注意力機(jī)制，捕獲感興趣目標(biāo)的局部細(xì)粒度幾何信息與長程上下文信息；運(yùn)用三維空間中非空體素的稀疏特性，僅對(duì)非空體素位置執(zhí)行混合尺度注意力操作，從而提升了計(jì)算效率，實(shí)現(xiàn)了高效的激光雷達(dá)點(diǎn)云3D目標(biāo)檢測(cè)。

圖1. MsSVT點(diǎn)云特征提取網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

該方法基于混合尺度注意力機(jī)制的強(qiáng)大多尺度特征捕獲能力(見圖2(a)-(d))，在大規(guī)模Waymo數(shù)據(jù)集上的檢測(cè)精度超過了同期性能最優(yōu)的雙階段檢測(cè)器。圖2(e)-(f)展示了部分在Waymo數(shù)據(jù)集上的部分檢測(cè)結(jié)果，該方法可以精確檢測(cè)僅具有極度稀疏點(diǎn)云表示的遠(yuǎn)距離車輛目標(biāo)，并在處理帶有巨大尺度變化的密集行人時(shí)也表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

圖2. 注意力圖(a)-(d)及目標(biāo)檢測(cè)結(jié)果可視化(e)-(f)

該研究成功克服了三維場(chǎng)景中由于遠(yuǎn)距離目標(biāo)點(diǎn)云極度稀疏而導(dǎo)致的目標(biāo)定位困難以及漏檢等問題，實(shí)現(xiàn)了精度與計(jì)算效率的平衡，為真實(shí)大規(guī)模場(chǎng)景下基于激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的3D目標(biāo)檢測(cè)及應(yīng)用提供了方法和關(guān)鍵技術(shù)支持。

論文詳情：J. Li, S. Cong, L. Ding and T. Xu, MsSVT++: Mixed-scale Sparse Voxel Transformer with Center Voting for 3D Object Detection, in IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, doi: 10.1109/TPAMI.2023.3345880.

論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10371785

附作者簡介：

李佳男，博士，北京理工大學(xué)光電學(xué)院預(yù)聘助理教授（特別副研究員），新加坡國立大學(xué)博士后。主要從事光電成像目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別等方面的研究，主持國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目 5 項(xiàng)。以第一/共一作者發(fā)表IEEE TPAMI 4篇，IEEE TNNLS、CVPR等論文11篇，ESI高被引論文1篇；以通訊作者發(fā)表論文40余篇；谷歌學(xué)術(shù)總引4000余次。入選中國科協(xié)及北京市科協(xié)“青年人才托舉工程”項(xiàng)目，獲得中國圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)優(yōu)秀博士學(xué)位論文，王大珩光學(xué)獎(jiǎng)等榮譽(yù)。指導(dǎo)學(xué)生獲得 ICCV 2021“反無人機(jī)跟蹤”挑戰(zhàn)賽國際冠軍及最佳論文獎(jiǎng)、第四屆“空天杯”創(chuàng)新創(chuàng)意大賽二等獎(jiǎng)、中國高等教育博覽會(huì)“校企合作 雙百計(jì)劃”典型案例等。

許廷發(fā)，博士，國家一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科“光學(xué)工程”學(xué)科責(zé)任教授，博士研究生導(dǎo)師。光電成像技術(shù)與系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心智能化和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任。近年來帶領(lǐng)其科研團(tuán)隊(duì)圍繞光電成像探測(cè)與識(shí)別、計(jì)算成像和人工智能等領(lǐng)域不斷深化研究。主持承擔(dān)國家自然科學(xué)基金委重大科研儀器研制項(xiàng)目等50多項(xiàng)。在國際、國內(nèi)等系列期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文190余篇，其中被SCI/EI收錄100余篇。以第一發(fā)明人申請(qǐng)國家發(fā)明專利87項(xiàng)，已授權(quán)和公示35項(xiàng)。獲省部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)3項(xiàng)。指導(dǎo)研究生獲得中國圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)優(yōu)秀博士學(xué)位論文，二人次獲得王大珩高校學(xué)生光學(xué)獎(jiǎng)，二人次獲得全國光學(xué)與光學(xué)工程博士生學(xué)術(shù)聯(lián)賽全國百強(qiáng)，獲得中國高等教育博覽會(huì)“校企合作 雙百計(jì)劃”典型案例和重慶英才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)示范團(tuán)隊(duì)等榮譽(yù)稱號(hào)。