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刘威1,李维刚2,田志强2
摘要: 现有点云深度学习方法能够有效处理固定视角下的点云数据,但在实际应用中,物体方向的变化会使点云描述受到旋转变换的影响,从而影响深度学习网络的识别精度。针对这一问题,提出一种层次化旋转不变几何结构的表征学习方法。首先,通过三角化的局部几何结构对点云样本进行建模,在每个点的邻域内构建三角表面,提取描述欧氏空间与切平面几何关系的旋转不变特征,然后将提取到的旋转不变特征通过卷积算子表达,并通过自注意力增强卷积聚合局部邻域结构,实现局部和全局信息的自适应融合,进一步提取精细的旋转不变特征并增强表达力和全局一致性。最后,引入层次化逆瓶颈残差模块,通过多级非线性映射和渐进式通道扩展,实现从浅层几何特征到深层语义特征的层次化融合,增强旋转不变特征的高阶表达能力和判断力,提升对复杂空间结构和多样旋转情况下的表达和区分能力。所提方法在ModelNet40数据集上实现了93.9%的整体分类准确率(OA),在ScanObjectNN数据集上实现了87.8%的整体分类准确率(OA),在ShapeNet数据集的分割任务中取得了82.3%的平均交并比(mIoU)。实验结果表明,所提方法具有良好的分类分割能力,同时兼具旋转不变性,表现出优异的鲁棒性和泛化能力。
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