LIDAR语义分割提供有关环境的3D语义信息，在其决策过程中为智能系统提供基本提示。深度神经网络正在实现这项任务的大型公共基准的最先进结果。不幸的是，找到概括井或适应其他域的模型，其中数据分布不同，仍然是一个重大挑战。这项工作解决了LIDAR语义分段模型的无监督域适应问题。我们的方法将新颖的想法结合在最新的最先进的方法之上，并产生了新的最先进的结果。我们提出了简单但有效的策略，以通过对齐输入空间的数据分布来减少域移位。此外，我们提出了一种基于学习的方法，使目标域的语义类的分布对准到源域。呈现的消融研究表明，每个部分如何促成最终表现。我们的策略显示在三个不同的域上运行的比较以前的域适应方法。

已广泛研究从合成综合数据转移到实际数据，以减轻各种计算机视觉任务（如语义分割）中的数据注释约束。然而，由于缺乏大规模合成数据集和有效的转移方法，该研究专注于2D图像及其在3D点云分割的同行落后滞后。我们通过收集Synlidar来解决这个问题，这是一个大规模合成的LIDAR数据集，其中包含具有精确的几何形状和综合语义类的Point-Wise带注释点云。 Synlidar从​​具有丰富的场景和布局的多个虚拟环境中收集，该布局由超过190亿点的32个语义课程组成。此外，我们设计PCT，一种新型点云转换器，有效地减轻了合成和实点云之间的差距。具体地，我们将合成与实际间隙分解成外观部件和稀疏性分量，并单独处理它们，这会大大改善点云转换。我们在三次转移学习设置中进行了广泛的实验，包括数据增强，半监督域适应和无监督域适应。广泛的实验表明，Synlidar提供了用于研究3D转移的高质量数据源，所提出的PCT在三个设置上一致地实现了优越的点云平移。 Synlidar项目页面：\ url {https://github.com/xiaoaoran/synlidar}

3D autonomous driving semantic segmentation using deep learning has become, a well-studied subject, providing methods that can reach very high performance. Nonetheless, because of the limited size of the training datasets, these models cannot see every type of object and scenes found in real-world applications. The ability to be reliable in these various unknown environments is called domain generalization. Despite its importance, domain generalization is relatively unexplored in the case of 3D autonomous driving semantic segmentation. To fill this gap, this paper presents the first benchmark for this application by testing state-of-the-art methods and discussing the difficulty of tackling LiDAR domain shifts. We also propose the first method designed to address this domain generalization, which we call 3DLabelProp. This method relies on leveraging the geometry and sequentiality of the LiDAR data to enhance its generalization performances by working on partially accumulated point clouds. It reaches a mIoU of 52.6% on SemanticPOSS while being trained only on SemanticKITTI, making it state-of-the-art method for generalization (+7.4% better than the second best method). The code for this method will be available on Github.

当标签稀缺时，域的适应性是使学习能够学习的重要任务。尽管大多数作品仅着眼于图像模式，但有许多重要的多模式数据集。为了利用多模式的域适应性，我们提出了跨模式学习，在这种学习中，我们通过相互模仿在两种模式的预测之间执行一致性。我们限制了我们的网络，以对未标记的目标域数据进行正确预测，并在标记的数据和跨模式的一致预测中进行预测。在无监督和半监督的域适应设置中进行的实验证明了这种新型域适应策略的有效性。具体而言，我们评估了从2D图像，3D点云或两者都从3D语义分割的任务进行评估。我们利用最近的驾驶数据集生产各种域名适应场景，包括场景布局，照明，传感器设置和天气以及合成到现实的设置的变化。我们的方法在所有适应方案上都显着改善了以前的单模式适应基线。我们的代码可在https://github.com/valeoai/xmuda_journal上公开获取

3D激光雷达语义细分对于自动驾驶是基础。最近已经提出了几种用于点云数据的无监督域适应性（UDA）方法，以改善不同传感器和环境的模型概括。研究图像域中研究UDA问题的研究人员表明，样品混合可以减轻域的转移。我们提出了一种针对点云UDA的样品混合的新方法，即组成语义混合（Cosmix），这是基于样品混合的第一种UDA方法。 Cosmix由一个两分支对称网络组成，该网络可以同时处理标记的合成数据（源）和现实世界中未标记的点云（目标）。每个分支通过从另一个域中混合选定的数据来在一个域上运行，并使用源标签和目标伪标签的语义信息。我们在两个大规模数据集上评估Cosmix，表明它的表现要优于最先进的方法。我们的代码可在https://github.com/saltoricristiano/cosmix-uda上找到。

无监督的域对点云语义分割的适应性引起了极大的关注，因为它在没有标记的数据中学习有效性。大多数现有方法都使用全局级特征对齐方式将知识从源域转移到目标域，这可能会导致特征空间的语义歧义。在本文中，我们提出了一个基于图形的框架，以探索两个域之间的局部特征对齐，可以在适应过程中保留语义歧视。具体而言，为了提取本地级特征，我们首先在两个域上动态构建本地特征图，并使用来自源域的图形构建存储库。特别是，我们使用最佳传输来生成图形匹配对。然后，基于分配矩阵，我们可以将两个域之间的特征分布与基于图的本地特征损失对齐。此外，我们考虑了不同类别的特征之间的相关性，并制定了类别引导的对比损失，以指导分割模型以学习目标域上的区分特征。对不同的合成到现实和真实域的适应情景进行了广泛的实验表明，我们的方法可以实现最先进的性能。

Segmentation of lidar data is a task that provides rich, point-wise information about the environment of robots or autonomous vehicles. Currently best performing neural networks for lidar segmentation are fine-tuned to specific datasets. Switching the lidar sensor without retraining on a big set of annotated data from the new sensor creates a domain shift, which causes the network performance to drop drastically. In this work we propose a new method for lidar domain adaption, in which we use annotated panoptic lidar datasets and recreate the recorded scenes in the structure of a different lidar sensor. We narrow the domain gap to the target data by recreating panoptic data from one domain in another and mixing the generated data with parts of (pseudo) labeled target domain data. Our method improves the nuScenes to SemanticKITTI unsupervised domain adaptation performance by 15.2 mean Intersection over Union points (mIoU) and by 48.3 mIoU in our semi-supervised approach. We demonstrate a similar improvement for the SemanticKITTI to nuScenes domain adaptation by 21.8 mIoU and 51.5 mIoU, respectively. We compare our method with two state of the art approaches for semantic lidar segmentation domain adaptation with a significant improvement for unsupervised and semi-supervised domain adaptation. Furthermore we successfully apply our proposed method to two entirely unlabeled datasets of two state of the art lidar sensors Velodyne Alpha Prime and InnovizTwo, and train well performing semantic segmentation networks for both.

大规模发光点云的快速有效语义分割是自主驾驶中的一个基本问题。为了实现这一目标，现有的基于点的方法主要选择采用随机抽样策略来处理大规模点云。但是，我们的数量和定性研究发现，随机抽样可能不适合自主驾驶场景，因为LiDAR点遵循整个空间的不均匀甚至长尾巴分布，这阻止了模型从从中捕获足够的信息，从而从中捕获了足够的信息不同的距离范围并降低了模型的学习能力。为了减轻这个问题，我们提出了一种新的极性缸平衡的随机抽样方法，该方法使下采样的点云能够保持更平衡的分布并改善不同空间分布下的分割性能。此外，引入了采样一致性损失，以进一步提高分割性能并降低模型在不同采样方法下的方差。广泛的实验证实，我们的方法在Semantickitti和Semanticposs基准测试中都产生了出色的性能，分别提高了2.8％和4.0％。

Domain adaptation for Cross-LiDAR 3D detection is challenging due to the large gap on the raw data representation with disparate point densities and point arrangements. By exploring domain-invariant 3D geometric characteristics and motion patterns, we present an unsupervised domain adaptation method that overcomes above difficulties. First, we propose the Spatial Geometry Alignment module to extract similar 3D shape geometric features of the same object class to align two domains, while eliminating the effect of distinct point distributions. Second, we present Temporal Motion Alignment module to utilize motion features in sequential frames of data to match two domains. Prototypes generated from two modules are incorporated into the pseudo-label reweighting procedure and contribute to our effective self-training framework for the target domain. Extensive experiments show that our method achieves state-of-the-art performance on cross-device datasets, especially for the datasets with large gaps captured by mechanical scanning LiDARs and solid-state LiDARs in various scenes. Project homepage is at https://github.com/4DVLab/CL3D.git

LIDAR点云通常通过连续旋转LIDAR传感器扫描，捕获周围环境的精确几何形状，并且对于许多自主检测和导航任务至关重要。尽管已经开发了许多3D深度体系结构，但是在分析和理解点云数据中，有效收集和大量点云的注释仍然是一个主要挑战。本文介绍了Polarmix，这是一种简单且通用的点云增强技术，但可以在不同的感知任务和场景中有效地减轻数据约束。 Polarmix通过两种跨扫描扩展策略来富含点云分布，并保留点云保真度，这些杂志沿扫描方向切割，编辑和混合点云。第一个是场景级交换，它交换了两个LiDAR扫描的点云扇区，这些扫描沿方位角轴切割。第二个是实例级旋转和粘贴，它是从一个激光雷达扫描中进行的点点实例，用多个角度旋转它们（以创建多个副本），然后将旋转点实例粘贴到其他扫描中。广泛的实验表明，Polarmix在不同的感知任务和场景中始终如一地达到卓越的性能。此外，它可以用作各种3D深度体系结构的插件，并且对于无监督的域适应性也很好。

3D点云语义细分对于自动驾驶至关重要。文献中的大多数方法都忽略了一个重要方面，即在处理动态场景时如何处理域转移。这可能会极大地阻碍自动驾驶车辆的导航能力。本文推进了该研究领域的最新技术。我们的第一个贡献包括分析点云细分中的新的未开发的方案，即无源的在线无监督域改编（SF-OUDA）。我们在实验上表明，最新的方法具有相当有限的能力，可以使预训练的深网模型以在线方式看不到域。我们的第二个贡献是一种依赖于自适应自我训练和几何传播的方法，以在线调整预训练的源模型，而无需源数据或目标标签。我们的第三个贡献是在一个充满挑战的设置中研究sf-ouda，其中源数据是合成的，目标数据是现实世界中捕获的点云。我们将最近的Synlidar数据集用作合成源，并引入了两个新的合成（源）数据集，这些数据集可以刺激未来的综合自动驾驶研究。我们的实验显示了我们分割方法对数千个现实点云的有效性。代码和合成数据集可在https://github.com/saltoricristiano/gipso-sfouda上找到。

作为一种流行的几何表示，点云在3D视觉中引起了很多关注，导致自动驾驶和机器人中的许多应用。在点云上学习一个重要的尚未解决的问题是，如果使用不同的过程或使用不同的传感器捕获，则相同对象的点云可以具有显着的几何变化。这些不一致地诱导域间隙，使得在一个域上培训的神经网络可能无法概括他人。减少域间隙的典型技术是执行逆势训练，以便特征空间中的点云可以对齐。然而，对抗性训练易于落入退化的局部最小值，导致负适应性收益。在这里，我们提出了一种简单而有效的方法，可以通过采用学习几何感知含义的自我监督任务来提出对点云的无监督域适应的方法，这在一次拍摄中扮演两个关键角色。首先，通过对下游任务的隐式表示保留点云中的几何信息。更重要的是，可以在隐式空间中有效地学习域特定变体。我们还提出了一种自适应策略，以计算由于在实践中缺乏形状模型而计算任意点云的无符号距离场。当结合任务丢失时，所提出的优先表现出最先进的无监督域适应方法，依赖于对抗域对齐和更复杂的自我监督任务。我们的方法在PointDA-10和Graspnet数据集上进行评估。代码和培训的型号将公开可用。

本文提出了一种新颖的像素级分布正则化方案（DRSL），用于自我监督的语义分割域的适应性。在典型的环境中，分类损失迫使语义分割模型贪婪地学习捕获类间变化的表示形式，以确定决策（类）边界。由于域的转移，该决策边界在目标域中未对齐，从而导致嘈杂的伪标签对自我监督域的适应性产生不利影响。为了克服这一限制，以及捕获阶层间变化，我们通过类感知的多模式分布学习（MMDL）捕获了像素级内的类内变化。因此，捕获阶层内变化所需的信息与阶层间歧视所需的信息明确分开。因此，捕获的功能更具信息性，导致伪噪声低的伪标记。这种分离使我们能够使用前者的基于跨凝结的自学习，在判别空间和多模式分布空间中进行单独的对齐。稍后，我们通过明确降低映射到同一模式的目标和源像素之间的距离来提出一种新型的随机模式比对方法。距离度量标签上计算出的距离度量损失，并从多模式建模头部反向传播，充当与分割头共享的基本网络上的正常化程序。关于合成到真实域的适应设置的全面实验的结果，即GTA-V/Synthia to CityScapes，表明DRSL的表现优于许多现有方法（MIOU的最小余量为2.3％和2.5％，用于MIOU，而合成的MIOU到CityScapes）。

State-of-the-art 3D semantic segmentation models are trained on the off-the-shelf public benchmarks, but they often face the major challenge when these well-trained models are deployed to a new domain. In this paper, we propose an Active-and-Adaptive Segmentation (ADAS) baseline to enhance the weak cross-domain generalization ability of a well-trained 3D segmentation model, and bridge the point distribution gap between domains. Specifically, before the cross-domain adaptation stage begins, ADAS performs an active sampling operation to select a maximally-informative subset from both source and target domains for effective adaptation, reducing the adaptation difficulty under 3D scenarios. Benefiting from the rise of multi-modal 2D-3D datasets, ADAS utilizes a cross-modal attention-based feature fusion module that can extract a representative pair of image features and point features to achieve a bi-directional image-point feature interaction for better safe adaptation. Experimentally, ADAS is verified to be effective in many cross-domain settings including: 1) Unsupervised Domain Adaptation (UDA), which means that all samples from target domain are unlabeled; 2) Unsupervised Few-shot Domain Adaptation (UFDA) which means that only a few unlabeled samples are available in the unlabeled target domain; 3) Active Domain Adaptation (ADA) which means that the selected target samples by ADAS are manually annotated. Their results demonstrate that ADAS achieves a significant accuracy gain by easily coupling ADAS with self-training methods or off-the-shelf UDA works.

Semantic segmentation is a key problem for many computer vision tasks. While approaches based on convolutional neural networks constantly break new records on different benchmarks, generalizing well to diverse testing environments remains a major challenge. In numerous real world applications, there is indeed a large gap between data distributions in train and test domains, which results in severe performance loss at run-time. In this work, we address the task of unsupervised domain adaptation in semantic segmentation with losses based on the entropy of the pixel-wise predictions. To this end, we propose two novel, complementary methods using (i) an entropy loss and (ii) an adversarial loss respectively. We demonstrate state-of-theart performance in semantic segmentation on two challenging "synthetic-2-real" set-ups 1 and show that the approach can also be used for detection.

深度学习极大地提高了语义细分的性能，但是，它的成功依赖于大量注释的培训数据的可用性。因此，许多努力致力于域自适应语义分割，重点是将语义知识从标记的源域转移到未标记的目标域。现有的自我训练方法通常需要多轮训练，而基于对抗训练的另一个流行框架已知对超参数敏感。在本文中，我们提出了一个易于训练的框架，该框架学习了域自适应语义分割的域不变原型。特别是，我们表明域的适应性与很少的学习共享一个共同的角色，因为两者都旨在识别一些从大量可见数据中学到的知识的看不见的数据。因此，我们提出了一个统一的框架，用于域适应和很少的学习。核心思想是使用从几个镜头注释的目标图像中提取的类原型来对源图像和目标图像的像素进行分类。我们的方法仅涉及一个阶段训练，不需要对大规模的未经通知的目标图像进行培训。此外，我们的方法可以扩展到域适应性和几乎没有射击学习的变体。关于适应GTA5到CITYSCAPES和合成景观的实验表明，我们的方法实现了对最先进的竞争性能。

本文提出FogAdapt，一种用于密集有雾场景的语义细分域的新方法。虽然已经针对显着的研究来减少语义分割中的域移位，但对具有恶劣天气条件的场景的适应仍然是一个开放的问题。由于天气状况，如雾，烟雾和雾度，加剧了域移位的场景的可见性，从而使得在这种情况下进行了无监督的适应性。我们提出了一种自熵和多尺度信息增强的自我监督域适应方法（FOGADAPT），以最大限度地减少有雾场景分割的域移位。由经验证据支持，雾密度的增加导致分割概率的高自熵性，我们引入了基于自熵的损耗功能来引导适应方法。此外，在不同的图像尺度上获得的推论由不确定性组合并加权，以生成目标域的尺度不变伪标签。这些规模不变的伪标签对可见性和比例变化具有鲁棒性。我们在真正的雾景场景中评估了真正的清晰天气场景模型，适应和综合非雾图像到真正的雾场景适应情景。我们的实验表明，FogAdapt在有雾图像的语义分割中的目前最先进的情况下显着优异。具体而言，通过考虑标准设置与最先进的（SOTA）方法相比，FogaDATK在Foggy苏黎世上获得3.8％，有雾的驾驶密集为6.0％，而在Miou的雾化驾驶的3.6％，在Miou，在MiOOP中改编为有雾的苏黎世。

从预期的观点（例如范围视图（RV）和Bird's-eye-view（BEV））进行了云云语义细分。不同的视图捕获了点云的不同信息，因此彼此互补。但是，最近基于投影的点云语义分割方法通常会利用一种香草后期的融合策略来预测不同观点，因此未能从表示学习过程中从几何学角度探索互补信息。在本文中，我们引入了一个几何流动网络（GFNET），以探索以融合方式对准不同视图之间的几何对应关系。具体而言，我们设计了一个新颖的几何流量模块（GFM），以双向对齐并根据端到端学习方案下的几何关系跨不同观点传播互补信息。我们对两个广泛使用的基准数据集（Semantickitti和Nuscenes）进行了广泛的实验，以证明我们的GFNET对基于项目的点云语义分割的有效性。具体而言，GFNET不仅显着提高了每个单独观点的性能，而且还可以在所有基于投影的模型中取得最新的结果。代码可在\ url {https://github.com/haibo-qiu/gfnet}中获得。

将从标记的源域中学习的知识传输到未经监督域适应的原始目标域（UDA）对于自主驱动系统的可扩展部署至关重要。 UDA中最先进的方法经常采用关键概念：利用来自源域（带地理）的联合监督信号和目标域（带伪标签）进行自培训。在这项工作中，我们在这方面改进并延伸。我们介绍了Conda，一种基于连接的域改性框架，用于LIDAR语义分割，：（1）构建由来自源极和目标域的细粒度交换信号组成的中间域，而不会破坏自我周围物体和背景的语义一致性。车辆; （2）利用中级领域进行自我培训。此外，为了改善源域的网络培训和中间域的自我训练，我们提出了一种抗锯齿规范器和熵聚合器，以减少混叠伪影和嘈杂的目标预测的不利影响。通过广泛的实验，我们证明，与现有技术相比，公园在减轻域间隙方面明显更有效。

Although unsupervised domain adaptation methods have achieved remarkable performance in semantic scene segmentation in visual perception for self-driving cars, these approaches remain impractical in real-world use cases. In practice, the segmentation models may encounter new data that have not been seen yet. Also, the previous data training of segmentation models may be inaccessible due to privacy problems. Therefore, to address these problems, in this work, we propose a Continual Unsupervised Domain Adaptation (CONDA) approach that allows the model to continuously learn and adapt with respect to the presence of the new data. Moreover, our proposed approach is designed without the requirement of accessing previous training data. To avoid the catastrophic forgetting problem and maintain the performance of the segmentation models, we present a novel Bijective Maximum Likelihood loss to impose the constraint of predicted segmentation distribution shifts. The experimental results on the benchmark of continual unsupervised domain adaptation have shown the advanced performance of the proposed CONDA method.