在过去的几年中，自动驾驶的感知系统在其表现方面取得了重大进步。但是，这些系统在极端天气条件下努力表现出稳健性，因为在这些条件下，传感器和相机等传感器套件中的主要传感器都会下降。为了解决此问题，摄像机雷达融合系统为所有可靠的高质量感知提供了独特的机会。相机提供丰富的语义信息，而雷达可以通过遮挡和在所有天气条件下工作。在这项工作中，我们表明，当摄像机输入降解时，最新的融合方法的性能很差，这实际上导致失去了他们设定的全天可靠性。与这些方法相反，我们提出了一种新方法RadSegnet，该方法使用了独立信息提取的新设计理念，并在所有情况下都可以在所有情况下真正实现可靠性，包括遮挡和不利天气。我们在基准ASTYX数据集上开发并验证了我们的系统，并在辐射数据集上进一步验证了这些结果。与最先进的方法相比，Radsegnet在ASTYX上提高了27％，辐射增长了41.46％，平均精度得分，并且在不利天气条件下的性能明显更好

我们提出了DeepFusion，这是一种模块化的多模式结构，可在不同组合中以3D对象检测为融合激光雷达，相机和雷达。专门的功能提取器可以利用每种模式，并且可以轻松交换，从而使该方法变得简单而灵活。提取的特征被转化为鸟眼视图，作为融合的共同表示。在特征空间中融合方式之前，先进行空间和语义对齐。最后，检测头利用丰富的多模式特征，以改善3D检测性能。 LIDAR相机，激光摄像头雷达和摄像头融合的实验结果显示了我们融合方法的灵活性和有效性。在此过程中，我们研究了高达225米的遥远汽车检测的很大程度上未开发的任务，显示了激光摄像机融合的好处。此外，我们研究了3D对象检测的LIDAR点所需的密度，并在对不利天气条件的鲁棒性示例中说明了含义。此外，对我们的摄像头融合的消融研究突出了准确深度估计的重要性。

In this paper, we propose a novel 3D object detector that can exploit both LIDAR as well as cameras to perform very accurate localization. Towards this goal, we design an end-to-end learnable architecture that exploits continuous convolutions to fuse image and LIDAR feature maps at different levels of resolution. Our proposed continuous fusion layer encode both discrete-state image features as well as continuous geometric information. This enables us to design a novel, reliable and efficient end-to-end learnable 3D object detector based on multiple sensors. Our experimental evaluation on both KITTI as well as a large scale 3D object detection benchmark shows significant improvements over the state of the art.

Camera and lidar are important sensor modalities for robotics in general and self-driving cars in particular. The sensors provide complementary information offering an opportunity for tight sensor-fusion. Surprisingly, lidar-only methods outperform fusion methods on the main benchmark datasets, suggesting a gap in the literature. In this work, we propose PointPainting: a sequential fusion method to fill this gap. PointPainting works by projecting lidar points into the output of an image-only semantic segmentation network and appending the class scores to each point. The appended (painted) point cloud can then be fed to any lidaronly method. Experiments show large improvements on three different state-of-the art methods, Point-RCNN, Vox-elNet and PointPillars on the KITTI and nuScenes datasets. The painted version of PointRCNN represents a new state of the art on the KITTI leaderboard for the bird's-eye view detection task. In ablation, we study how the effects of Painting depends on the quality and format of the semantic segmentation output, and demonstrate how latency can be minimized through pipelining.

Aiming at highly accurate object detection for connected and automated vehicles (CAVs), this paper presents a Deep Neural Network based 3D object detection model that leverages a three-stage feature extractor by developing a novel LIDAR-Camera fusion scheme. The proposed feature extractor extracts high-level features from two input sensory modalities and recovers the important features discarded during the convolutional process. The novel fusion scheme effectively fuses features across sensory modalities and convolutional layers to find the best representative global features. The fused features are shared by a two-stage network: the region proposal network (RPN) and the detection head (DH). The RPN generates high-recall proposals, and the DH produces final detection results. The experimental results show the proposed model outperforms more recent research on the KITTI 2D and 3D detection benchmark, particularly for distant and highly occluded instances.

在鸟眼中学习强大的表现（BEV），以进行感知任务，这是趋势和吸引行业和学术界的广泛关注。大多数自动驾驶算法的常规方法在正面或透视视图中执行检测，细分，跟踪等。随着传感器配置变得越来越复杂，从不同的传感器中集成了多源信息，并在统一视图中代表功能至关重要。 BEV感知继承了几个优势，因为代表BEV中的周围场景是直观和融合友好的。对于BEV中的代表对象，对于随后的模块，如计划和/或控制是最可取的。 BEV感知的核心问题在于（a）如何通过从透视视图到BEV来通过视图转换来重建丢失的3D信息； （b）如何在BEV网格中获取地面真理注释； （c）如何制定管道以合并来自不同来源和视图的特征； （d）如何适应和概括算法作为传感器配置在不同情况下各不相同。在这项调查中，我们回顾了有关BEV感知的最新工作，并对不同解决方案进行了深入的分析。此外，还描述了该行业的BEV方法的几种系统设计。此外，我们推出了一套完整的实用指南，以提高BEV感知任务的性能，包括相机，激光雷达和融合输入。最后，我们指出了该领域的未来研究指示。我们希望该报告能阐明社区，并鼓励对BEV感知的更多研究。我们保留一个活跃的存储库来收集最新的工作，并在https://github.com/openperceptionx/bevperception-survey-recipe上提供一包技巧的工具箱。

In this paper we propose to exploit multiple related tasks for accurate multi-sensor 3D object detection. Towards this goal we present an end-to-end learnable architecture that reasons about 2D and 3D object detection as well as ground estimation and depth completion. Our experiments show that all these tasks are complementary and help the network learn better representations by fusing information at various levels. Importantly, our approach leads the KITTI benchmark on 2D, 3D and bird's eye view object detection, while being real-time. * Equal contribution.† Work done as part of Uber AI Residency program.

We present AVOD, an Aggregate View Object Detection network for autonomous driving scenarios. The proposed neural network architecture uses LIDAR point clouds and RGB images to generate features that are shared by two subnetworks: a region proposal network (RPN) and a second stage detector network. The proposed RPN uses a novel architecture capable of performing multimodal feature fusion on high resolution feature maps to generate reliable 3D object proposals for multiple object classes in road scenes. Using these proposals, the second stage detection network performs accurate oriented 3D bounding box regression and category classification to predict the extents, orientation, and classification of objects in 3D space. Our proposed architecture is shown to produce state of the art results on the KITTI 3D object detection benchmark [1] while running in real time with a low memory footprint, making it a suitable candidate for deployment on autonomous vehicles. Code is at: https://github.com/kujason/avod

以视觉为中心的BEV感知由于其固有的优点，最近受到行业和学术界的关注，包括展示世界自然代表和融合友好。随着深度学习的快速发展，已经提出了许多方法来解决以视觉为中心的BEV感知。但是，最近没有针对这个小说和不断发展的研究领域的调查。为了刺激其未来的研究，本文对以视觉为中心的BEV感知及其扩展进行了全面调查。它收集并组织了最近的知识，并对常用算法进行了系统的综述和摘要。它还为几项BEV感知任务提供了深入的分析和比较结果，从而促进了未来作品的比较并激发了未来的研究方向。此外，还讨论了经验实现细节并证明有利于相关算法的开发。

We address the problem of real-time 3D object detection from point clouds in the context of autonomous driving. Computation speed is critical as detection is a necessary component for safety. Existing approaches are, however, expensive in computation due to high dimensionality of point clouds. We utilize the 3D data more efficiently by representing the scene from the Bird's Eye View (BEV), and propose PIXOR, a proposal-free, single-stage detector that outputs oriented 3D object estimates decoded from pixelwise neural network predictions. The input representation, network architecture, and model optimization are especially designed to balance high accuracy and real-time efficiency. We validate PIXOR on two datasets: the KITTI BEV object detection benchmark, and a large-scale 3D vehicle detection benchmark. In both datasets we show that the proposed detector surpasses other state-of-the-art methods notably in terms of Average Precision (AP), while still runs at > 28 FPS.

LiDAR and camera are two essential sensors for 3D object detection in autonomous driving. LiDAR provides accurate and reliable 3D geometry information while the camera provides rich texture with color. Despite the increasing popularity of fusing these two complementary sensors, the challenge remains in how to effectively fuse 3D LiDAR point cloud with 2D camera images. Recent methods focus on point-level fusion which paints the LiDAR point cloud with camera features in the perspective view or bird's-eye view (BEV)-level fusion which unifies multi-modality features in the BEV representation. In this paper, we rethink these previous fusion strategies and analyze their information loss and influences on geometric and semantic features. We present SemanticBEVFusion to deeply fuse camera features with LiDAR features in a unified BEV representation while maintaining per-modality strengths for 3D object detection. Our method achieves state-of-the-art performance on the large-scale nuScenes dataset, especially for challenging distant objects. The code will be made publicly available.

与LIDAR相比，相机和雷达传感器在成本，可靠性和维护方面具有显着优势。现有的融合方法通常融合了结果级别的单个模式的输出，称为后期融合策略。这可以通过使用现成的单传感器检测算法受益，但是晚融合无法完全利用传感器的互补特性，因此尽管相机雷达融合的潜力很大，但性能有限。在这里，我们提出了一种新颖的提案级早期融合方法，该方法有效利用了相机和雷达的空间和上下文特性，用于3D对象检测。我们的融合框架首先将图像建议与极坐标系中的雷达点相关联，以有效处理坐标系和空间性质之间的差异。将其作为第一阶段，遵循连续的基于交叉注意的特征融合层在相机和雷达之间自适应地交换时尚信息，从而导致强大而专心的融合。我们的摄像机雷达融合方法可在Nuscenes测试集上获得最新的41.1％地图，而NDS则达到52.3％，比仅摄像机的基线高8.7和10.8点，并在竞争性能上提高竞争性能LIDAR方法。

不利天气条件可能会对基于激光雷达的对象探测器产生负面影响。在这项工作中，我们专注于在寒冷天气条件下的车辆气体排气凝结现象。这种日常效果会影响对象大小，取向并引入幽灵对象检测的估计，从而损害了最先进的对象检测器状态的可靠性。我们建议通过使用数据增强和新颖的培训损失项来解决此问题。为了有效地训练深层神经网络，需要大量标记的数据。如果天气不利，此过程可能非常费力且昂贵。我们分为两个步骤解决此问题：首先，我们根据3D表面重建和采样提出了一种气排气数据生成方法，该方法使我们能够从一小群标记的数据池中生成大量的气体排气云。其次，我们引入了一个点云增强过程，该过程可用于在良好天气条件下记录的数据集中添加气体排气。最后，我们制定了一个新的训练损失术语，该损失术语利用增强点云来通过惩罚包括噪声的预测来增加对象检测的鲁棒性。与其他作品相反，我们的方法可以与基于网格的检测器和基于点的检测器一起使用。此外，由于我们的方法不需要任何网络体系结构更改，因此推理时间保持不变。实际数据的实验结果表明，我们提出的方法大大提高了对气体排气和嘈杂数据的鲁棒性。

它得到了很好的认识到，从深度感知的LIDAR点云和语义富有的立体图像中融合互补信息将有利于3D对象检测。然而，探索稀疏3D点和密集2D像素之间固有的不自然相互作用并不重要。为了简化这种困难，最近的建议通常将3D点投影到2D图像平面上以对图像数据进行采样，然后聚合点处的数据。然而，这种方法往往遭受点云和RGB图像的分辨率之间的不匹配，导致次优性能。具体地，作为多模态数据聚合位置的稀疏点导致高分辨率图像的严重信息丢失，这反过来破坏了多传感器融合的有效性。在本文中，我们呈现VPFNET - 一种新的架构，可以在“虚拟”点处巧妙地对齐和聚合点云和图像数据。特别地，它们的密度位于3D点和2D像素的密度之间，虚拟点可以很好地桥接两个传感器之间的分辨率间隙，从而保持更多信息以进行处理。此外，我们还研究了可以应用于点云和RGB图像的数据增强技术，因为数据增强对迄今为止对3D对象探测器的贡献不可忽略。我们对Kitti DataSet进行了广泛的实验，与最先进的方法相比，观察到了良好的性能。值得注意的是，我们的VPFNET在KITTI测试集上实现了83.21 \％中等3D AP和91.86 \％适度的BEV AP，自2021年5月21日起排名第一。网络设计也考虑了计算效率 - 我们可以实现FPS 15对单个NVIDIA RTX 2080TI GPU。该代码将用于复制和进一步调查。

利用多模式融合，尤其是在摄像头和激光雷达之间，对于为自动驾驶汽车构建准确且健壮的3D对象检测系统已经至关重要。直到最近，点装饰方法（在该点云中都用相机功能增强，一直是该领域的主要方法。但是，这些方法无法利用来自相机的较高分辨率图像。还提出了最近将摄像头功能投射到鸟类视图（BEV）融合空间的作品，但是它们需要预计数百万像素，其中大多数仅包含背景信息。在这项工作中，我们提出了一种新颖的方法中心功能融合（CFF），其中我们利用相机和激光雷达中心的基于中心的检测网络来识别相关对象位置。然后，我们使用基于中心的检测来识别与对象位置相关的像素功能的位置，这是图像中总数的一小部分。然后将它们投射并融合在BEV框架中。在Nuscenes数据集上，我们的表现优于仅限激光雷达基线的4.9％地图，同时比其他融合方法融合了100倍。

LiDAR-based 3D Object detectors have achieved impressive performances in many benchmarks, however, multisensors fusion-based techniques are promising to further improve the results. PointPainting, as a recently proposed framework, can add the semantic information from the 2D image into the 3D LiDAR point by the painting operation to boost the detection performance. However, due to the limited resolution of 2D feature maps, severe boundary-blurring effect happens during re-projection of 2D semantic segmentation into the 3D point clouds. To well handle this limitation, a general multimodal fusion framework MSF has been proposed to fuse the semantic information from both the 2D image and 3D points scene parsing results. Specifically, MSF includes three main modules. First, SOTA off-the-shelf 2D/3D semantic segmentation approaches are employed to generate the parsing results for 2D images and 3D point clouds. The 2D semantic information is further re-projected into the 3D point clouds with calibrated parameters. To handle the misalignment between the 2D and 3D parsing results, an AAF module is proposed to fuse them by learning an adaptive fusion score. Then the point cloud with the fused semantic label is sent to the following 3D object detectors. Furthermore, we propose a DFF module to aggregate deep features in different levels to boost the final detection performance. The effectiveness of the framework has been verified on two public large-scale 3D object detection benchmarks by comparing with different baselines. The experimental results show that the proposed fusion strategies can significantly improve the detection performance compared to the methods using only point clouds and the methods using only 2D semantic information. Most importantly, the proposed approach significantly outperforms other approaches and sets new SOTA results on the nuScenes testing benchmark.

多传感器融合对于准确可靠的自主驾驶系统至关重要。最近的方法基于点级融合：通过相机功能增强激光雷达点云。但是，摄像头投影抛弃了相机功能的语义密度，阻碍了此类方法的有效性，尤其是对于面向语义的任务（例如3D场景分割）。在本文中，我们用BevFusion打破了这个根深蒂固的惯例，这是一个有效且通用的多任务多任务融合框架。它统一了共享鸟类视图（BEV）表示空间中的多模式特征，该空间很好地保留了几何信息和语义信息。为了实现这一目标，我们通过优化的BEV池进行诊断和提高视图转换中的钥匙效率瓶颈，从而将延迟降低了40倍以上。 BevFusion从根本上是任务不合时宜的，并且无缝支持不同的3D感知任务，几乎没有建筑变化。它在Nuscenes上建立了新的最新技术，在3D对象检测上获得了1.3％的MAP和NDS，而BEV MAP分段中的MIOU高13.6％，计算成本较低1.9倍。可以在https://github.com/mit-han-lab/bevfusion上获得复制我们结果的代码。

与使用可见光乐队（384 $ \ sim $ 769 THz）和使用红外乐队（361 $ \ sim $ 331 THz）的RGB摄像机不同，雷达使用相对较长的波长无线电（77 $ \ sim $ 81 GHz），从而产生强大不良风雨的测量。不幸的是，与现有的相机和LIDAR数据集相比，现有的雷达数据集仅包含相对较少的样品。这可能会阻碍基于雷达的感知的复杂数据驱动的深度学习技术的发展。此外，大多数现有的雷达数据集仅提供3D雷达张量（3DRT）数据，该数据包含沿多普勒，范围和方位角尺寸的功率测量值。由于没有高程信息，因此要估算3DRT对象的3D边界框是一个挑战。在这项工作中，我们介绍了Kaist-Radar（K-Radar），这是一种新型的大规模对象检测数据集和基准测试，其中包含35K帧的4D雷达张量（4DRT）数据，并具有沿多普勒，范围，Azimuth和Apipation的功率测量值尺寸，以及小心注释的3D边界盒在道路上的物体​​标签。 K-Radar包括在各种道路结构（城市，郊区道路，小巷和高速公路）上进行挑战的驾驶条件，例如不良风雨（雾，雨和雪）。除4DRT外，我们还提供了精心校准的高分辨率激光雷，周围的立体声摄像头和RTK-GPS的辅助测量。我们还提供基于4DRT的对象检测基线神经网络（基线NNS），并表明高度信息对于3D对象检测至关重要。通过将基线NN与类似结构的激光雷达神经网络进行比较，我们证明了4D雷达是不利天气条件的更强大的传感器。所有代码均可在https://github.com/kaist-avelab/k-radar上找到。

基于LIDAR的传感驱动器电流自主车辆。尽管进展迅速，但目前的激光雷达传感器在分辨率和成本方面仍然落后于传统彩色相机背后的二十年。对于自主驾驶，这意味着靠近传感器的大物体很容易可见，但远方或小物体仅包括一个测量或两个。这是一个问题，尤其是当这些对象结果驾驶危险时。另一方面，在车载RGB传感器中清晰可见这些相同的对象。在这项工作中，我们提出了一种将RGB传感器无缝熔化成基于LIDAR的3D识别方法。我们的方法采用一组2D检测来生成密集的3D虚拟点，以增加否则稀疏的3D点云。这些虚拟点自然地集成到任何基于标准的LIDAR的3D探测器以及常规激光雷达测量。由此产生的多模态检测器简单且有效。大规模NUSCENES数据集的实验结果表明，我们的框架通过显着的6.6地图改善了强大的中心点基线，并且优于竞争融合方法。代码和更多可视化可在https://tianweiy.github.io/mvp/上获得

除标准摄像机外，自动驾驶汽车通常还包括多个其他传感器，例如激光雷达和雷达，这些传感器有助于获取更丰富的信息以感知驾驶场景的内容。尽管最近的几项作品着重于通过使用特定于检查设置的架构组件融合某些传感器，例如相机，镜头或相机和雷达，但文献中缺少了通用和模块化传感器融合体系结构。在这项工作中，我们专注于2D对象检测，这是在2D图像域上定义的基本高级任务，并提出了HRFUSER，这是一种多分辨率的传感器融合体系结构，可直接扩展到任意数量的输入模式。 HRFUSER的设计基于用于仅图像密集预测的最新高分辨率网络，并结合了一种新型的多窗口交叉注意区块，作为在多种分辨率下进行多种模态融合的手段。即使单独的相机为2D检测提供了非常有用的功能，我们通过对Nuscenes的广泛实验进行了证明，并通过FOG数据集查看，我们的模型有效地利用了其他模态的互补功能，从而实质上改善了相机性能，并始终如一地超过了更胜过摄影机的状态表现。在正常情况下和不利条件下，用于2D检测的ART融合方法。源代码将公开可用。