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14 天前

SPAN:单目3D目标检测中的空间投影对齐

Yifan Wang Yian Zhao Fanqi Pu Xiaochen Yang Yang Tang Xi Chen Wenming Yang

SPAN:单目3D目标检测中的空间投影对齐

摘要

现有的单目3D检测器通常采用解耦预测范式,以缓解3D边界框显著的非线性回归问题。该范式通过多个分支分别估计几何中心、深度、尺寸和旋转角度。尽管这种解耦策略简化了学习过程,但其本质上忽略了不同属性之间的几何协同约束,导致缺乏几何一致性先验,从而限制了性能表现。为解决这一问题,我们提出一种新颖的空间-投影对齐(Spatial-Projection Alignment, SPAN)方法,包含两个关键组件:(i) 空间点对齐(Spatial Point Alignment)通过在预测的3D边界框与真实3D边界框之间施加显式的全局空间约束,有效纠正因解耦属性回归所导致的空间漂移;(ii) 3D-2D投影对齐(3D-2D Projection Alignment)确保3D边界框在图像平面上的投影能够紧密对齐于对应的2D检测边界框,从而缓解以往方法中被忽略的投影错位问题。为保障训练稳定性,我们进一步引入一种分层任务学习(Hierarchical Task Learning)策略,随着3D属性预测的逐步优化,逐步引入空间-投影对齐机制,防止早期阶段各属性间的误差传播。大量实验表明,所提出的方法可无缝集成至任意现有单目3D检测器中,并显著提升检测性能。

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