基于孪生自适应图卷积算法的点云分类与分割

来源：计算机应用杂志2023年第11期北京时间：

作者：李维刚, 陈婷, 田志强

单位：1.武汉科技大学 信息科学与工程学院，武汉 430081；2.武汉科技大学 冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，武汉 430081

摘要：点云数据具有稀疏性、不规则性和置换不变性，缺乏拓扑信息，导致它的特征难以被提取，为此，提出一种孪生自适应图卷积算法（SAGCA）进行点云分类与分割。首先，构建特征关系图挖掘不规则、稀疏点云特征间的拓扑关系；其次，引入共享卷积学习权重的孪生构图思想，保证点云的置换不变性，使拓扑关系表达更准确；最后，采用整体、局部两种结合方式，将SAGCA与各种处理点云数据的深度学习网络相结合，增强网络的特征提取能力。分别在ScanObjectNN、ShapeNetPart和S3DIS数据集上进行分类、对象部件分割和场景语义分割实验的结果表明，相较于PointNet++基准网络，基于同样的数据集和评价标准，SAGCA分类实验的类别平均准确率（mAcc）提高了2.80个百分点，对象部件分割实验的总体类别平均交并比（IoU）提高了2.31个百分点，场景语义分割实验的类别平均交并比（mIoU）提高了2.40个百分点，说明SAGCA能有效增强网络的特征提取能力，适用于多种点云分类分割任务。

关键词：点云数据,拓扑关系,孪生,自适应图卷积,分类,分割

基金资助：湖北省重点研发计划项目(2020BAB098)