RobMOT: Robuste 3D-Mehrzielverfolgung durch Minderung von Beobachtungsrauschen und Zustandsschätzdrift in LiDAR-Punktwolken

Dieses Papier behandelt die Einschränkungen von 3D-Verfolgungsmethoden durch Detektion, insbesondere bei der Identifizierung gültiger Trajektorien und der Reduzierung des Zustandsschätzungsdrifts in Kalman-Filtern. Bestehende Methoden verwenden häufig schwellenwertbasierte Filterung für Detektionsbewertungen, was bei fernen und verdeckten Objekten zu Fehlern führen kann und zu Falschpositiven resultiert. Um dieses Problem anzugehen, schlagen wir ein neues Track-Validitätsmechanismus und einen mehrstufigen Beobachtungs-Gating-Prozess vor, wodurch signifikant weniger Geistertracks entstehen und die Verfolgungsleistung erheblich verbessert wird. Unsere Methode erreicht eine Verbesserung der Multi-Objekt-Verfolgungs-Akkuratesse (MOTA) um $29{,}47\,\%$ auf dem KITTI-Validierungsdatensatz mit dem Second-Detektor. Zudem verringert ein optimierter Kalman-Filter-Term die Lokalisationsrauschen, was die höherstufige Verfolgungsakkuratesse (HOTA) um $4{,}8\,\%$ erhöht. Das Online-Framework RobMOT übertrifft state-of-the-art-Methoden bei mehreren Detektoren, wobei es HOTA-Verbesserungen von bis zu $3{,}92\,\%$ auf dem KITTI-Testdatensatz und $8{,}7\,\%$ auf dem Validierungsdatensatz erzielt, während es gleichzeitig niedrige Identitätsumschaltwerte aufweist. RobMOT zeichnet sich besonders in herausfordernden Szenarien aus, indem es ferne Objekte und längere Verdeckungen verfolgt; hierbei zeigt es eine MOTA-Verbesserung von $1{,}77\,\%$ auf dem Waymo Open Datensatz. Darüber hinaus arbeitet RobMOT mit einer bemerkenswerten Geschwindigkeit von 3221 FPS auf einem einzelnen CPU, was seine Effizienz für die Echtzeit-Multi-Objekt-Verfolgung unter Beweis stellt.请注意，"track validity mechanism" 和 "observational gating process" 在德语中没有完全对应的术语，因此我保留了这些术语的英文形式，并在首次出现时进行了解释。其他常见的科技术语如 "Kalman filter", "Multi-Object Tracking Accuracy (MOTA)", "Higher-order Tracking Accuracy (HOTA)" 等都使用了通用的德语译法。