一种基于深度学习的自适应扰动点云上采样方法与流程

文档序号:23918735发布日期:2021-02-09 18:16阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种基于深度学习的自适应扰动点云上采样方法,其特征在于,包括将需要进行上采样的稀疏有噪音的点云文件输入至上采样模型,进行上采样操作,得到干净密集均匀的上采样点云;所述上采样模型通过以下学习过程得到:1)将原始稀疏点云n
×
3输入神经网络,其中,n为点云中点的数量,3为每个点的欧式空间坐标;2)对n
×
3的点云进行基于稠密卷积网络的简单密集连接的特征提取,得到输入点云特征值n
×
c
l
;3)将步骤2)得到的点云特征值n
×
c
l
输入自适应扰动层,得到n
×
2的二维自适应随机扰动值,根据点云上采样倍数的需求重复此步骤r次,得到rn
×
2的扰动值;4)将点云特征值n
×
c
l
复制r份,得到rn
×
c
l
,每份连接步骤3)的n
×
2扰动值,得到rn
×
(c
l
+2)的上采样点云隐式空间特征值,使用自注意机制单元对该特征值进行非局部特征增强后,再经过自适应残差层得到rn
×
3的自适应残差值;5)将rn
×
c
l
与rn
×
3的残差值进行连接,再使用一次自注意机制单元进行非局部特征增强后,进行3次卷积得到最终的上采样点云;6)将步骤5)得到的上采样点云和对应的正确标注点云进行对比,得到损失函数值后,对网络参数进行反向优化;7)重复步骤1)~6),直到模型收敛,得到上采样模型。2.根据权利要求1所述的基于深度学习的自适应扰动点云上采样方法,其特征在于,步骤2)中,所述的基于稠密卷积网络的简单密集连接的特征提取过程包括:2-1)对n
×
3的点云进行一次卷积得到隐式空间中的特征值n
×
c,并将特征值送入稠密卷积网络进行细粒度的特征提取,得到特征值n
×
g;2-2)将步骤2-1)得到的特征值n
×
g与n
×
c进行特征维度的连接得到n
×
(g+c);2-3)重复步骤2-1)和2-2),得到点云特征值n
×
(g'+g+c)后,再进行一次卷积得到点云特征值n
×
c
l
。3.根据权利要求2所述的基于深度学习的自适应扰动点云上采样方法,其特征在于,步骤2-1)中,稠密卷积网络进行细粒度的特征提取的过程如下:2-1-1)已知输入特征n
×
c,对c维隐式空间中的n个点均进行k最近邻搜索,搜索距离为隐式空间中c维空间的欧氏距离,并得到每个点和其k个最近邻点的索引值;2-1-2)根据索引计算每个点和k个最近邻点的c维空间的欧氏距离c
relative
得到n
×
k
×
c
relative
,每个点的特征值复制k份得到n
×
k
×
c,连接得到基于每个点的点簇特征值n
×
k
×
(c+c
relative
);2-1-3)对点簇特征值再进行一次卷积后和复制k份的n
×
c连接得到特征值n
×
k
×
(c'+c),得到的n
×
k
×
(c'+c)进行一次卷积得到n
×
k
×
c”,并与特征值n
×
k
×
(c'+c)进行连接后,使用最大池化操作即得到输出特征值n
×
g。4.根据权利要求1所述的基于深度学习的自适应扰动点云上采样方法,其特征在于,步骤3)中,使用自适应扰动层得到二维自适应随机扰动值的过程如下:3-1)将点云特征值n
×
c
l
首先进行一次卷积,得到n
×
c

l
的点云扰动特征值;
3-2)对n
×
c

l
再进行一次卷积,通道数为第一次的一半,得到的点云扰动特征值;3-3)将的扰动特征值再进行一次卷积,通道数为2,进而得到n
×
2的二维自适应随机扰动;根据点云加密倍数的需求重复步骤3-1)到步骤3-3)r次,每次使用不同的卷积核,得到rn
×
2的扰动值。5.根据权利要求1所述的基于深度学习的自适应扰动点云上采样方法,其特征在于,步骤4)和步骤5)中,自注意机制单元进行非局部特征增强的过程如下:对已知输入rn
×
(c
l
+2)分别进行一次基于1
×
1卷积核的卷积,共三次,得到三个隐式空间的输出f,g,h,将f进行转置并和g相乘,通过归一化指数函数得到一个注意力特征图;将注意力特征图与h相乘,得到自适应的自注意特征图,之后和输入rn
×
(c
l
+2)相加即得到进行了非局部特征增强的特征值。6.根据权利要求1所述的基于深度学习的自适应扰动点云上采样方法,其特征在于,步骤4)中,所述的经过自适应残差层得到rn
×
3的自适应残差值的过程如下:4-1)对rn
×
(c
l
+2)的点云特征值首先进行一次卷积,得到rn
×
c

l
的自适应残差特征值;4-2)将rn
×
c

l
再进行一次卷积,通道数为第一次的一半,得到的残差特征值;4-3)将的残差特征值再进行一次卷积,通道数为3,进而得到rn
×
3的自适应残差值。7.根据权利要求1所述的基于深度学习的自适应扰动点云上采样方法,其特征在于,步骤6)中,所述损失函数表示如下:其中,n为上采样后的点云数,χ
r
、γ
r
分别表示上采样点云和对应正确标注点云,ψ分别表示两个相同维度空间的最近距离映射,即其中一个点集中某个点在另一个点集中对应的最近邻点;x
i
表示上采样点云的第i个点,y
k
表示正确标注点云的第k个点。
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