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LaserMix 用于半监督 LiDAR 语义分割

Lingdong Kong Jiawei Ren Liang Pan Ziwei Liu

摘要

对LiDAR点云进行密集标注成本高昂,这限制了全监督学习方法的可扩展性。在本工作中,我们研究了在LiDAR分割任务中尚待充分探索的半监督学习(Semi-Supervised Learning, SSL)方法。我们的核心思想是利用LiDAR点云所具有的强空间结构信息,更有效地挖掘未标注数据的潜在价值。为此,我们提出了LaserMix方法,该方法通过混合来自不同LiDAR扫描数据的激光束,并促使模型在混合前后对同一场景做出一致且置信度高的预测。所提出的框架具备三个显著优势:1)通用性强:LaserMix与LiDAR的表示形式无关(例如,范围视图(range view)或体素(voxel)表示),因此我们的半监督学习框架具有广泛的适用性;2)理论基础扎实:我们进行了详尽的分析,从理论上解释了所提框架的有效性与适用条件;3)实际效果显著:在多个主流LiDAR分割数据集(nuScenes、SemanticKITTI和ScribbleKITTI)上的全面实验验证了方法的有效性与优越性。值得注意的是,仅需全监督方法所需标注数据的1/2至1/5,我们的方法即可取得与之相当甚至更优的性能;同时,在监督学习基线基础上,平均性能提升达10.8%。我们期望这一简洁而高效的框架能够推动未来半监督LiDAR分割领域的研究发展。代码已公开可用。


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