基于宽度学习的三维点云物体识别

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随着三维点云数据被应用到越来越多的领域,如何快速、准确地识别三维点云物体逐渐成为研究的重点之一,尤其是自动驾驶这种对物体识别的实时性有较高要求的领域。由于点云具有非结构化、分布不均匀等特点,传统的深度学习网络不易直接处理。而且,庞大的网络参数和复杂的网络结构也影响着深度学习网络的运行效率。宽度学习系统虽然克服了网络运行速度较慢的问题,但其在三维点云物体识别领域的研究较少,且宽度学习系统也无法直接处理不规则的三维点云数据。本文提出了一种以深度学习网络为特征提取器,宽度学习网络为物体分类器,深度网络和宽度网络相结合的三维点云物体识别网络架构。本文的主要贡献如下:(1)提出了一种可快速完成三维点云物体识别的网络架构。网络以深度学习网络为特征提取器分别提取点云法向量特征和体素特征,将得到相对规则的点云特征输入宽度学习网络用于物体识别。解决了宽度学习网络无法直接处理点云数据的问题;(2)本文对物体识别准确率与宽度学习网络架构的关系进行了深入研究。本文分别分析了增加增强层节点,增加特征层所含窗口数以及增加特征层每个窗口内的节点数三种方法对识别准确率的影响。在此基础上,本文还结合宽度学习网络节点数变化与网络运行速度的关系,提出了一些改变宽度学习网络中节点数量的建议,为以后宽度学习网络的研究打下了一定基础。(3)本文所提出的三维点云物体识别网络对噪声具有一定鲁棒性。本文也通过实验证明了增加增强层节点,增加特征层所含窗口数以及增加特征层每个窗口内的节点数三种改变网络结构的方法对高斯噪声和白噪声的鲁棒性。给出了针对不同种类的噪声,应该如何更改网络结构以增强网络对噪声抗性的建议。
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