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专利号: 202410213054X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于持续学习的可扩展点云目标识别方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、获取不同的点云目标识别数据集,并进行预处理,然后基于预设类别将数据集划分为若干批次;

S2、基于PointNet网络,构建双分支结构的知识注入网络,该知识注入网络包括稳定性分支、以及可塑性分支;

稳定性分支以各批次数据集为输入,当前特征提取器由前一阶段的训练得到的可塑性分支初始化得到,并对参数冻结;对输入数据进行前向计算,得到稳定性分支输出特征hstab;

可塑性分支以各批次数据集为输入,当前阶段的特征提取器,由前一阶段的训练得到的可塑性分支初始化得到,并且对参数优化;对输入数据进行前向计算,得到可塑性分支输出特征hplas;

对稳定性分支输出特征hstab、可塑性分支输出特征hplas进行混合,得到混合知识特hmix;

稳定性分支,包括顺序连接的参数冻结的PointNet特征编码器、冻结的差异性局部增强模块、第一池化层;可塑性分支,包括顺序连接的PointNet特征编码器、差异性局部感知模块、第二池化层;稳定性分支输出端与可塑性特征分支输出端相连,可塑性特征分支输出端与逐元素相加操作模块、分类器顺序连接;参数冻结的PointNet特征编码器、以及PointNet特征编码器分别接收单批次的的数据集,输出点云高维特征;

冻结的差异性局部增强模块以点云高维特征、点云锚点为输入,输出差异性局部增强后的点云的特征;第一池化层对差异性局部增强后的点云的特征进行最大池化操作,得到稳定性分支输出特征hstab;

差异性局部增强模块以点云高维特征、点云锚点为输入,输出差异性局部增强后的点云的特征,第二池化层对差异性局部增强后的点云的特征进行最大池化操作,得到可塑性分支输出特征hplas;

差异性局部感知模块包括空间信息感知单元、特征信息感知单元、全局差异化感知单元、特征融合模块;

空间信息感知单元对点云锚点生成最近邻点的局部邻域,然后对每个点局部空间信息级联,最后将级联后的空间信息经过多层感知MLP和最大池化操作得到点的特征特征信息感知单元利用点云锚点特征、以及锚点坐标邻近点特征进行映射,然后通过最大池操作得到局部特征信息 最后利用可学习的参数在通道维度放缩空间信息并逐元素相加,得到锚点的局部特征全局差异化感知单元对点云锚点经过多层感知MLP,得到锚点的全局特征特征融合单元对锚点的局部特征 全局特征 进行融合;

空间信息感知单元,被配置执行如下动作:

S101、使用K近邻算法为点云 中每个锚点pi生成K个最近邻点组成的局部邻域S102、将每个锚点局部的空间信息级联,如下式:其中, 是将锚点pi坐标、近邻点pi,j坐标、锚点pi和锚点pi近邻点pi,j的坐标残差、以及两者间的L2距离通过级联操作进行整合;

S103、将级联后的空间信息 通过多层感知MLP和MaxPooling进行学习,得到该点的特征,如下式:其中, 为局部邻域 的空间局部特征;

特征信息感知单元被配置执行如下动作:

S 20 1 、利 用 锚 点 pi 的 特 征 f i 与其 邻 近 点 特 征 的 边 向 量使用一组跨任务的可学习参数 和 对特征进行映射,并且通过最大池化层得到编码后局部特征信息,如下式:其中, 为局部邻域 跨任务映射后的局部特征信息,⊙为Hadamard积;

S202、引入一个可学习的参数在通道维度放缩空间信息,如下式:其中, 是以锚点pi为中心的局部特征,

为调整空间信息的可学习参数;

全局差异化感知单元被配置执行如下动作:通过编码锚点的坐标信息获得全局信息,如下式:其中, 为锚点pi的全局特征编码;

特征融合模块被配置执行如下动作:

其中, 为差异性局部增强后的锚点pi点的特征,γ为一个由多层感知MLP和Sigmoid函数构成的映射函数,将特征映射为重要性权重;

稳定性分支输出特征hstab,按如下公式获得:

hstab=Φ′t‑1(x);

其中, 为稳定性分支输出特征,Φ′t‑1是稳定性特征分支,x是输入点云数据;

可塑性分支输出特征hplas,按如下公式获得:hplas=Φt(x);

其中, 为可塑性分支输出特征,Φt是可塑性特征分支,x是输入点云数据;

混合知识特征hmix,按如下公式获得:

hmix=λ⊙hstab+hplas;

其中, 是一个可学习的参数,⊙为Hadamard积, 是混合知识特征;

S3、对混合知识特征hmix输入至分类器,得到点云目标的分类的最终得分,将最高得分对应的类别作为识别结果。