北理工團隊在激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)3D目標(biāo)檢測領(lǐng)域取得新突破
發(fā)布日期：2023-12-26 供稿：光電學(xué)院 攝影：光電學(xué)院
編輯：盛筠 審核：董立泉 閱讀次數(shù)：
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)表在國際頂級期刊《IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence》上。IEEE TPAMI作為人工智能,、模式識別和圖像處理等領(lǐng)域的頂級權(quán)威期刊,，其影響因子為23.6，是中國計算機協(xié)會（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。
針對真實大規(guī)模場景中存在的遠(yuǎn)距離目標(biāo)誤檢漏檢和3D檢測模型在精度和計算效率之間難以平衡的瓶頸問題,，科研團隊提出了一種全稀疏體素Transformer點云特征提取網(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,；運用三維空間中非空體素的稀疏特性，僅對非空體素位置執(zhí)行混合尺度注意力操作,，從而提升了計算效率,，實現(xiàn)了高效的激光雷達(dá)點云3D目標(biāo)檢測。
圖1. MsSVT點云特征提取網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖
該方法基于混合尺度注意力機制的強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)集上的檢測精度超過了同期性能最優(yōu)的雙階段檢測器,。圖2(e)-(f)展示了部分在Waymo數(shù)據(jù)集上的部分檢測結(jié)果，該方法可以精確檢測僅具有極度稀疏點云表示的遠(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)檢測結(jié)果可視化(e)-(f)
該研究成功克服了三維場景中由于遠(yuǎn)距離目標(biāo)點云極度稀疏而導(dǎo)致的目標(biāo)定位困難以及漏檢等問題，實現(xiàn)了精度與計算效率的平衡,，為真實大規(guī)模場景下基于激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)的3D目標(biāo)檢測及應(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)探測與識別等方面的研究，主持國家自然科學(xué)基金等項目 5 項,。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”項目,，獲得中國圖象圖形學(xué)學(xué)會優(yōu)秀博士學(xué)位論文，王大珩光學(xué)獎等榮譽,。指導(dǎo)學(xué)生獲得 ICCV 2021“反無人機跟蹤”挑戰(zhàn)賽國際冠軍及最佳論文獎,、第四屆“空天杯”創(chuàng)新創(chuàng)意大賽二等獎、中國高等教育博覽會“校企合作 雙百計劃”典型案例等,。
許廷發(fā),，博士，國家一級重點學(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)教育部重點實驗室主任，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)實驗室主任,。近年來帶領(lǐng)其科研團隊圍繞光電成像探測與識別,、計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目等50多項,。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)明人申請國家發(fā)明專利87項，已授權(quán)和公示35項,。獲省部級科技進步二等獎等獎項3項,。指導(dǎo)研究生獲得中國圖象圖形學(xué)學(xué)會優(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,，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,，獲得中國高等教育博覽會“校企合作 雙百計劃”典型案例和重慶英才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)示范團隊等榮譽稱號。
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