基于激光雷达的3D场景感知是自动驾驶的基本和重要任务。大多数基于激光雷达的3D识别任务的最新方法都集中在单帧3D点云数据上，并且这些方法在这些方法中被忽略。我们认为，整个框架的时间信息为3D场景感知提供了重要的知识，尤其是在驾驶场景中。在本文中，我们专注于空间和时间变化，以更好地探索3D帧的时间信息。我们设计了一个时间变化 - 意识到的插值模块和时间体素点炼油厂，以捕获4D点云中的时间变化。时间变化 - 意识插值通过捕获空间连贯性和时间变化信息来生成从上一个和当前帧的局部特征。时间体素点炼油厂在3D点云序列上构建了时间图，并使用图形卷积模块捕获时间变化。时间体素点炼油厂还将粗素级预测转换为精细的点级预测。通过我们提出的模块，新的网络TVSN在Semantickitti和Semantiposs上实现了最先进的性能。具体而言，我们的方法在MIOU中达到52.5 \％（以前的最佳方法+5.5％）在Semantickitti的多个扫描细分任务上，semanticposs的多个扫描分段任务（63.0％）（以前的最佳方法+2.8％）。

LIDAR传感器对于自动驾驶汽车和智能机器人的感知系统至关重要。为了满足现实世界应用程序中的实时要求，有必要有效地分割激光扫描。以前的大多数方法将3D点云直接投影到2D球形范围图像上，以便它们可以利用有效的2D卷积操作进行图像分割。尽管取得了令人鼓舞的结果，但在球形投影中，邻里信息尚未保存得很好。此外，在单个扫描分割任务中未考虑时间信息。为了解决这些问题，我们提出了一种新型的语义分割方法，用于元素rangeseg的激光雷达序列，其中引入了新的范围残差图像表示以捕获空间时间信息。具体而言，使用元内核来提取元特征，从而减少了2D范围图像坐标输入和3D笛卡尔坐标输出之间的不一致。有效的U-NET主链用于获得多尺度功能。此外，特征聚合模块（FAM）增强了范围通道的作用，并在不同级别上汇总特征。我们已经进行了广泛的实验，以评估semantickitti和semanticposs。有希望的结果表明，我们提出的元rangeseg方法比现有方法更有效。我们的完整实施可在https://github.com/songw-zju/meta-rangeseg上公开获得。

准确的移动对象细分是自动驾驶的重要任务。它可以为许多下游任务提供有效的信息，例如避免碰撞，路径计划和静态地图构建。如何有效利用时空信息是3D激光雷达移动对象分割（LIDAR-MOS）的关键问题。在这项工作中，我们提出了一个新型的深神经网络，利用了时空信息和不同的LiDAR扫描表示方式，以提高LIDAR-MOS性能。具体而言，我们首先使用基于图像图像的双分支结构来分别处理可以从顺序的LiDAR扫描获得的空间和时间信息，然后使用运动引导的注意模块组合它们。我们还通过3D稀疏卷积使用点完善模块来融合LIDAR范围图像和点云表示的信息，并减少对象边界上的伪像。我们验证了我们提出的方法对Semantickitti的LiDAR-MOS基准的有效性。我们的方法在LiDar-Mos IOU方面大大优于最先进的方法。从设计的粗到精细体系结构中受益，我们的方法以传感器框架速率在线运行。我们方法的实现可作为开源可用：https：//github.com/haomo-ai/motionseg3d。

变压器在自然语言处理中的成功最近引起了计算机视觉领域的关注。由于能够学习长期依赖性，变压器已被用作广泛使用的卷积运算符的替代品。事实证明，这种替代者在许多任务中都取得了成功，其中几种最先进的方法依靠变压器来更好地学习。在计算机视觉中，3D字段还见证了使用变压器来增加3D卷积神经网络和多层感知器网络的增加。尽管许多调查都集中在视力中的变压器上，但由于与2D视觉相比，由于数据表示和处理的差异，3D视觉需要特别注意。在这项工作中，我们介绍了针对不同3D视觉任务的100多种变压器方法的系统和彻底审查，包括分类，细分，检测，完成，姿势估计等。我们在3D Vision中讨论了变形金刚的设计，该设计使其可以使用各种3D表示形式处理数据。对于每个应用程序，我们强调了基于变压器的方法的关键属性和贡献。为了评估这些方法的竞争力，我们将它们的性能与12个3D基准测试的常见非转化方法进行了比较。我们通过讨论3D视觉中变压器的不同开放方向和挑战来结束调查。除了提出的论文外，我们的目标是频繁更新最新的相关论文及其相应的实现：https：//github.com/lahoud/3d-vision-transformers。

准确的轨道位置是铁路支持驱动系统的重要组成部分，用于安全监控。激光雷达可以获得携带铁路环境的3D信息的点云，特别是在黑暗和可怕的天气条件下。在本文中，提出了一种基于3D点云的实时轨识别方法来解决挑战，如无序，不均匀的密度和大量点云的挑战。首先呈现Voxel Down-采样方法，用于铁路点云的密度平衡，并且金字塔分区旨在将3D扫描区域划分为具有不同卷的体素。然后，开发了一个特征编码模块以找到最近的邻点并聚合它们的局部几何特征。最后，提出了一种多尺度神经网络以产生每个体素和轨道位置的预测结果。该实验是在铁路的3D点云数据的9个序列下进行的。结果表明，该方法在检测直，弯曲和其他复杂的拓扑轨道方面具有良好的性能。

Point cloud learning has lately attracted increasing attention due to its wide applications in many areas, such as computer vision, autonomous driving, and robotics. As a dominating technique in AI, deep learning has been successfully used to solve various 2D vision problems. However, deep learning on point clouds is still in its infancy due to the unique challenges faced by the processing of point clouds with deep neural networks. Recently, deep learning on point clouds has become even thriving, with numerous methods being proposed to address different problems in this area. To stimulate future research, this paper presents a comprehensive review of recent progress in deep learning methods for point clouds. It covers three major tasks, including 3D shape classification, 3D object detection and tracking, and 3D point cloud segmentation. It also presents comparative results on several publicly available datasets, together with insightful observations and inspiring future research directions.

3D点云的卷积经过广泛研究，但在几何深度学习中却远非完美。卷积的传统智慧在3D点之间表现出特征对应关系，这是对差的独特特征学习的内在限制。在本文中，我们提出了自适应图卷积（AGCONV），以供点云分析的广泛应用。 AGCONV根据其动态学习的功能生成自适应核。与使用固定/各向同性核的解决方案相比，AGCONV提高了点云卷积的灵活性，有效，精确地捕获了不同语义部位的点之间的不同关系。与流行的注意力体重方案不同，AGCONV实现了卷积操作内部的适应性，而不是简单地将不同的权重分配给相邻点。广泛的评估清楚地表明，我们的方法优于各种基准数据集中的点云分类和分割的最新方法。同时，AGCONV可以灵活地采用更多的点云分析方法来提高其性能。为了验证其灵活性和有效性，我们探索了基于AGCONV的完成，DeNoing，Upsmpling，注册和圆圈提取的范式，它们与竞争对手相当甚至优越。我们的代码可在https://github.com/hrzhou2/adaptconv-master上找到。

Scene understanding is crucial for autonomous robots in dynamic environments for making future state predictions, avoiding collisions, and path planning. Camera and LiDAR perception made tremendous progress in recent years, but face limitations under adverse weather conditions. To leverage the full potential of multi-modal sensor suites, radar sensors are essential for safety critical tasks and are already installed in most new vehicles today. In this paper, we address the problem of semantic segmentation of moving objects in radar point clouds to enhance the perception of the environment with another sensor modality. Instead of aggregating multiple scans to densify the point clouds, we propose a novel approach based on the self-attention mechanism to accurately perform sparse, single-scan segmentation. Our approach, called Gaussian Radar Transformer, includes the newly introduced Gaussian transformer layer, which replaces the softmax normalization by a Gaussian function to decouple the contribution of individual points. To tackle the challenge of the transformer to capture long-range dependencies, we propose our attentive up- and downsampling modules to enlarge the receptive field and capture strong spatial relations. We compare our approach to other state-of-the-art methods on the RadarScenes data set and show superior segmentation quality in diverse environments, even without exploiting temporal information.

最近，通过单一或多个表示提出了许多方法，以提高点云语义分割的性能。但是，这些作品在性能，效率和记忆消耗中没有保持良好的平衡。为了解决这些问题，我们提出了Drinet ++，通过增强点云的点云与Voxel-Point原理来扩展Drinet。为了提高效率和性能，Drinet ++主要由两个模块组成：稀疏功能编码器和稀疏几何功能增强。稀疏特征编码器提取每个点的本地上下文信息，稀疏几何特征增强功能通过多尺度稀疏投影和细心的多尺度融合增强了稀疏点云​​的几何特性。此外，我们提出了在培训阶段的深度稀疏监督，以帮助收敛并减轻内存消耗问题。我们的Drinet ++在Semantickitti和Nuscenes数据集中实现了最先进的户外点云分段，同时运行得更快，更耗费较少的内存。

3D point clouds are rich in geometric structure information, while 2D images contain important and continuous texture information. Combining 2D information to achieve better 3D semantic segmentation has become mainstream in 3D scene understanding. Albeit the success, it still remains elusive how to fuse and process the cross-dimensional features from these two distinct spaces. Existing state-of-the-art usually exploit bidirectional projection methods to align the cross-dimensional features and realize both 2D & 3D semantic segmentation tasks. However, to enable bidirectional mapping, this framework often requires a symmetrical 2D-3D network structure, thus limiting the network's flexibility. Meanwhile, such dual-task settings may distract the network easily and lead to over-fitting in the 3D segmentation task. As limited by the network's inflexibility, fused features can only pass through a decoder network, which affects model performance due to insufficient depth. To alleviate these drawbacks, in this paper, we argue that despite its simplicity, projecting unidirectionally multi-view 2D deep semantic features into the 3D space aligned with 3D deep semantic features could lead to better feature fusion. On the one hand, the unidirectional projection enforces our model focused more on the core task, i.e., 3D segmentation; on the other hand, unlocking the bidirectional to unidirectional projection enables a deeper cross-domain semantic alignment and enjoys the flexibility to fuse better and complicated features from very different spaces. In joint 2D-3D approaches, our proposed method achieves superior performance on the ScanNetv2 benchmark for 3D semantic segmentation.

点云是用于在自动车辆中的感知的关键模态，提供对周围环境的坚固几何理解的手段。然而，尽管传感器从自主车辆自然是季度自然的，但仍然有限地探讨了3D Sem-TIC分割的利用点云序列。在本文中，我们提出了一种新颖的稀疏时间本地注意力（StELA）模块，其聚合在先前点云帧中的本地邻域中中间特征，以向解码器提供丰富的时间上下文。使用稀疏的本地邻居使我们的方法能够更灵活地收集比直接匹配点特征的方法，比在整个点云框架上执行昂贵的全球关注的那些。我们在Semantickitti DataSet上实现了64.3％的竞争Miou，并在我们的消融研究中表现出对单一帧基线的显着改进。

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％。

点云语义分段由于其对光线的稳健性而引起了注意。这使其成为自动驾驶的理想语义解决方案。但是，考虑到神经网络的巨大计算负担和带宽的要求，将所有计算都放入车辆电子控制单元（ECU）不高度或实用。在本文中，我们根据范围视图提出了一个轻巧的点云语义分割网络。由于其简单的预处理和标准卷积，在像DPU这样的深度学习加速器上运行时，它是有效的。此外，为自动驾驶汽车构建了近传感器计算系统。在该系统中，放置在LIDAR传感器旁边的基于FPGA的深度学习加速器核心（DPU），以执行点云预处理和分割神经网络。通过仅将后处理步骤留给ECU，该解决方案大大减轻了ECU的计算负担，因此缩短了决策和车辆反应潜伏期。我们的语义分割网络在Xilinx DPU上获得了10帧（FPS），其计算效率为42.5 GOP/w。

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。

我们介绍了PointConvormer，这是一个基于点云的深神经网络体系结构的新颖构建块。受到概括理论的启发，PointConvormer结合了点卷积的思想，其中滤波器权重仅基于相对位置，而变形金刚则利用了基于功能的注意力。在PointConvormer中，附近点之间的特征差异是重量重量卷积权重的指标。因此，我们从点卷积操作中保留了不变，而注意力被用来选择附近的相关点进行卷积。为了验证PointConvormer的有效性，我们在点云上进行了语义分割和场景流估计任务，其中包括扫描仪，Semantickitti，FlyingThings3D和Kitti。我们的结果表明，PointConvormer具有经典的卷积，常规变压器和Voxelized稀疏卷积方法的表现，具有较小，更高效的网络。可视化表明，PointConvormer的性能类似于在平面表面上的卷积，而邻域选择效果在物体边界上更强，表明它具有两全其美。

许多基于点的语义分割方法是为室内场景设计的，但如果它们被应用于户外环境中的LIDAR传感器捕获的点云，则他们挣扎。为了使这些方法更有效和坚固，使得它们可以处理LIDAR数据，我们介绍了重新建立基于3D点的操作的一般概念，使得它们可以在投影空间中运行。虽然我们通过三个基于点的方法显示了重新计算的版本速度快300到400倍，但实现了更高的准确性，但我们还证明了重新制定基于3D点的操作的概念允许设计统一益处的新架构基于点和基于图像的方法。作为示例，我们介绍一种网络，该网络将基于重新的3D点的操作集成到2D编码器 - 解码器架构中，该架构融合来自不同2D尺度的信息。我们评估了四个具有挑战性的语义LIDAR点云分割的方法，并显示利用基于2D图像的操作的重新推出的基于3D点的操作实现了所有四个数据集的非常好的结果。

Standard convolutional neural networks assume a grid structured input is available and exploit discrete convolutions as their fundamental building blocks. This limits their applicability to many real-world applications. In this paper we propose Parametric Continuous Convolution, a new learnable operator that operates over non-grid structured data. The key idea is to exploit parameterized kernel functions that span the full continuous vector space. This generalization allows us to learn over arbitrary data structures as long as their support relationship is computable. Our experiments show significant improvement over the state-ofthe-art in point cloud segmentation of indoor and outdoor scenes, and lidar motion estimation of driving scenes.

本文提出了一个4D主链，以供长期点云视频理解。捕获空间上下文的一种典型方法是使用无层次结构的4DCONV或变压器。但是，由于相机运动，场景变化，采样模式和4D数据的复杂性，这些方法既没有有效也没有高效的效率。为了解决这些问题，我们利用原始平面作为中层表示，以捕获4D点云视频中的长期空间上下文，并提出了一个名为Point Point Primitive Transformer（PPTR）的新型层次骨架，主要由该骨架组成，该骨架主要由主要的点变压器和原始变压器。广泛的实验表明，PPTR在不同任务上优于先前的艺术状态

变压器一直是自然语言处理（NLP）和计算机视觉（CV）革命的核心。 NLP和CV的显着成功启发了探索变压器在点云处理中的使用。但是，变压器如何应对点云的不规则性和无序性质？变压器对于不同的3D表示（例如，基于点或体素）的合适性如何？各种3D处理任务的变压器有多大的能力？截至目前，仍然没有对这些问题的研究进行系统的调查。我们第一次为3D点云分析提供了越来越受欢迎的变压器的全面概述。我们首先介绍变压器体系结构的理论，并在2D/3D字段中审查其应用程序。然后，我们提出三种不同的分类法（即实现 - 数据表示和基于任务），它们可以从多个角度对当前的基于变压器的方法进行分类。此外，我们介绍了研究3D中自我注意机制的变异和改进的结果。为了证明变压器在点云分析中的优势，我们提供了基于各种变压器的分类，分割和对象检测方法的全面比较。最后，我们建议三个潜在的研究方向，为3D变压器的开发提供福利参考。

We present a lightweight post-processing method to refine the semantic segmentation results of point cloud sequences. Most existing methods usually segment frame by frame and encounter the inherent ambiguity of the problem: based on a measurement in a single frame, labels are sometimes difficult to predict even for humans. To remedy this problem, we propose to explicitly train a network to refine these results predicted by an existing segmentation method. The network, which we call the P2Net, learns the consistency constraints between coincident points from consecutive frames after registration. We evaluate the proposed post-processing method both qualitatively and quantitatively on the SemanticKITTI dataset that consists of real outdoor scenes. The effectiveness of the proposed method is validated by comparing the results predicted by two representative networks with and without the refinement by the post-processing network. Specifically, qualitative visualization validates the key idea that labels of the points that are difficult to predict can be corrected with P2Net. Quantitatively, overall mIoU is improved from 10.5% to 11.7% for PointNet [1] and from 10.8% to 15.9% for PointNet++ [2].