[發(fā)明專利]一種基于幾何可解釋性的點(diǎn)云生成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110731635.9
• 申請(qǐng)日: 2021-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN113313834B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李革;張若楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號(hào): G06T17/20
• 分類號(hào): G06T17/20
• 代理公司: 北京京萬通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11440
• 代理人: 萬學(xué)堂;王躍交

1.一種基于幾何可解釋性的點(diǎn)云生成方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.點(diǎn)云隱表達(dá)學(xué)習(xí)訓(xùn)練：用基礎(chǔ)的點(diǎn)云自編碼器網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到點(diǎn)云隱表達(dá)；

S2.點(diǎn)云隱表達(dá)的概率分布學(xué)習(xí)：用最優(yōu)傳輸理論在幾何視角下的方法進(jìn)行建模學(xué)習(xí)訓(xùn)練得到隨機(jī)概率分布到隱表達(dá)概率分布的傳輸映射圖；

由構(gòu)建伯努利勢(shì)能來實(shí)現(xiàn)映射圖T，包括以下步驟；

1)構(gòu)建超平面：其中，x為源域中的點(diǎn)云，i代表第i個(gè)點(diǎn)云，z為目標(biāo)域隱表達(dá)分布下的特征點(diǎn)，z_i為第i個(gè)點(diǎn)云的特征點(diǎn)，π是超平面，h為超平面的高度向量，h_i為第i個(gè)點(diǎn)云對(duì)應(yīng)的超平面高度向量，其滿足其為所構(gòu)造的凸能量函數(shù)的唯一最優(yōu)值，通過該能量函數(shù)的梯度下降方法即公式(3)來進(jìn)行優(yōu)化：

E(h)'＝(υ_i-w_i(h))^T (3)

其中υ為目標(biāo)域的測(cè)度，由于最優(yōu)傳輸當(dāng)中是保測(cè)度的，w為源域點(diǎn)云x對(duì)應(yīng)的包腔分解下的一個(gè)包腔的面積，υ_i代表第i個(gè)點(diǎn)云的目標(biāo)域測(cè)度，w_i則對(duì)應(yīng)第i個(gè)點(diǎn)云所屬的包腔面積；

2)根據(jù)公式(4)來計(jì)算所構(gòu)造伯努利勢(shì)能u(x)的上包絡(luò)，其為所構(gòu)造超平面的最大值集合，集合上來看，能量函數(shù)E(h)即為包絡(luò)下方的體積

u(x)＝max{x,z_i+h_i} (4)；

3)計(jì)算伯努利勢(shì)能u(x)的功率圖，即其的梯度公式(3)，將損失函數(shù)c(x,T(x))設(shè)置為二次方歐式距離，即公式(5)，其中T(x)為最終獲得的映射圖，

c(x,T(x))＝0.5||x-T(x)||² (5)

4)通過保測(cè)度條件來不斷調(diào)整高度h，使用Adam優(yōu)化器優(yōu)化公式(3)，得到最小化凸能量函數(shù)的取值；

最后，得到映射圖T＝h；以及

S3.新的點(diǎn)云實(shí)例生成：使用S2中學(xué)習(xí)到的傳輸映射圖構(gòu)建新的點(diǎn)云生成，包括：

去除模式混淆的樣例：設(shè)置角閾值為0.7，將大于角閾值的平面共線的點(diǎn)去除掉，即去除模式混淆的情況；

生成新的點(diǎn)云實(shí)例：使用幾何思路，將隱表達(dá)分布表示為幾何當(dāng)中的單純復(fù)合體，每個(gè)單純體為一類當(dāng)中的點(diǎn)，一個(gè)單純復(fù)合體為一個(gè)類當(dāng)中的樣本；根據(jù)所生成的傳輸映射圖，隨機(jī)一個(gè)種子到映射當(dāng)中，即：得到其最近鄰的單純體，利用單純體當(dāng)中的頂點(diǎn)，按照一定權(quán)值來生成新的點(diǎn)云。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于幾何可解釋性的點(diǎn)云生成方法，其特征在于，在步驟S1中，確定一種點(diǎn)云隱表達(dá)的學(xué)習(xí)，并進(jìn)行訓(xùn)練得到點(diǎn)云的隱表達(dá)，所述點(diǎn)云的隱表達(dá)是低維緊實(shí)的特征表達(dá)或嵌入在低維的流形，使用點(diǎn)云自編碼器來訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)，其中，公式(1)為最小化解碼器生成的點(diǎn)云的損失函數(shù)，

其中φ分別為自編碼器中的編碼器和解碼器，μ為源域點(diǎn)云x的分布空間，其中損失函數(shù)為點(diǎn)云常用距離函數(shù)；在完成訓(xùn)練之后，通過所述點(diǎn)云編碼器得到所述點(diǎn)云隱表達(dá)以及其對(duì)應(yīng)的分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于幾何可解釋性的點(diǎn)云生成方法，其特征在于，在步驟S2中，通過構(gòu)建伯努利勢(shì)能來優(yōu)化得到均勻分布/隨機(jī)分布到隱表達(dá)分布的映射圖。