[發(fā)明專利]一種基于圖卷積的激光雷達(dá)點云胞體特征增強(qiáng)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110200863.3
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112862719B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張新鈺;王力;劉華平;王晨飛;徐保偉
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06N20/00
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;李彪

1.一種基于圖卷積的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)胞體特征增強(qiáng)方法，所述方法包括：

步驟1)對實時采集的雷達(dá)點云數(shù)據(jù)進(jìn)行胞體劃分以及信息提取，得到胞體化數(shù)據(jù)；

步驟2)對胞體化數(shù)據(jù)進(jìn)行構(gòu)圖，形成圖結(jié)構(gòu)；

步驟3)將圖結(jié)構(gòu)輸入圖卷積單元，對圖結(jié)構(gòu)中的每個節(jié)點進(jìn)行特征增強(qiáng)，將特征增強(qiáng)后的圖結(jié)構(gòu)再次輸入圖卷積單元，反復(fù)執(zhí)行多次，直至達(dá)到循環(huán)次數(shù)；

步驟4)將最后一次圖卷積單元輸出的增強(qiáng)后的胞體特征傳遞給后端目標(biāo)檢測網(wǎng)絡(luò)，完成目標(biāo)檢測任務(wù)；

所述步驟2)具體包括：

將每個胞體都視為圖上一個節(jié)點，所有的節(jié)點組成點集合V＝{v_i|i∈N}，v_i為節(jié)點i，N為節(jié)點的個數(shù)；

計算當(dāng)前節(jié)點v_i與其它節(jié)點v_j的歐幾里得距離d(v_i，v_j)，取距離最小的K個節(jié)點作為鄰居在圖上進(jìn)行連接形成邊，組成邊集合E＝{g_i，j|d(v_i，v_j)≤D_K(v_i)，v_i，v_j∈V}，其中，D_K(v_i)表示距離節(jié)點v_i第K小的距離，(V，E)構(gòu)成圖結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖卷積的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)胞體特征增強(qiáng)方法，其特征在于，所述圖卷積單元包括：邊卷積特征提取子單元、注意力權(quán)重及更新子單元、距離特征抑制子單元和最大池化特征聚合子單元；

所述邊卷積特征提取子單元，用于對圖結(jié)構(gòu)中每個節(jié)點使用邊卷積進(jìn)行性特征更新，將所有的邊特征和節(jié)點特征輸出至注意力權(quán)重及更新子單元；

所述注意力權(quán)重及更新子單元，用于根據(jù)節(jié)點特征計算注意力權(quán)重，利用注意力權(quán)重對邊特征進(jìn)行更新，將更新后的邊特征輸入距離特征抑制子單元；

所述距離特征抑制子單元，用于根據(jù)節(jié)點之間的空間距離對更新后的邊特征進(jìn)行特征抑制，將據(jù)距離抑制的結(jié)果輸入最大池化特征聚合子單元；

所述最大池化特征聚合子單元，用于根據(jù)距離抑制的結(jié)果進(jìn)行特征聚合，作為節(jié)點的增強(qiáng)后特征。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖卷積的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)胞體特征增強(qiáng)方法，其特征在于，所述邊卷積特征提取子單元的具體實現(xiàn)過程包括：

對圖結(jié)構(gòu)中所有節(jié)點進(jìn)行邊卷積：

其中，e_i，j為節(jié)點i與其鄰居節(jié)點j所構(gòu)成邊的邊特征，e_i為節(jié)點i的節(jié)點特征的向量化表示，θ_m與φ_m為可學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于圖卷積的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)胞體特征增強(qiáng)方法，其特征在于，所述注意力權(quán)重及更新子單元的具體實現(xiàn)過程包括：

計算節(jié)點i的一維鍵向量k_i和值向量q_i：

q_i＝α^Te_i，k_i＝β^Te_i

式中，α與β為鍵值對參數(shù)，通過學(xué)習(xí)得到，α為鍵參數(shù)，β為值參數(shù)；

計算一維鍵向量k_i和值向量q_i之間的相關(guān)性矩陣V_i：

V_i＝q_i·k_i^T

使用該相關(guān)性矩陣作為注意力權(quán)重對節(jié)點i的邊特征進(jìn)行更新，輸出更新后的邊特征