近日，我校電子信息學(xué)院何志偉教授團(tuán)隊(duì)的研究成果“P2P: Part-to-Part Motion Cues Guide a Strong Tracking Framework for LiDAR Point Clouds”被International Journal of Computer Vision（IJCV）錄用并在線發(fā)表。IJCV是中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）認(rèn)定的人工智能領(lǐng)域四個(gè)A類期刊之一，也是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域最重要的兩個(gè)頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊之一，2024年影響因子19.5，年發(fā)文量?jī)H180篇左右。該論文第一作者為電子信息學(xué)院2022級(jí)碩博連讀博士生聶佳浩，指導(dǎo)老師何志偉教授為該論文的通訊作者。這也是我校在讀研究生首次以第一作者身份在IJCV上發(fā)表科研論文。
探索：該論文圍繞激光雷達(dá)點(diǎn)云單目標(biāo)跟蹤任務(wù)，首先對(duì)現(xiàn)有主流跟蹤框架進(jìn)行了系統(tǒng)性的探索性實(shí)驗(yàn)，旨在厘清不同跟蹤范式與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系與優(yōu)劣，如圖1所示。通過對(duì)比分析傳統(tǒng)外觀匹配方法、運(yùn)動(dòng)建模方法及其組合模型的性能表現(xiàn)，作者發(fā)現(xiàn)：與復(fù)雜的外觀匹配和運(yùn)動(dòng)建模相比，簡(jiǎn)潔而高效的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)在激光雷達(dá)點(diǎn)云中同樣能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高魯棒性的目標(biāo)跟蹤。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)論為后續(xù)研究提供了明確方向，也凸顯了在稀疏、不規(guī)則的點(diǎn)云環(huán)境中，運(yùn)動(dòng)信息在目標(biāo)定位任務(wù)中的核心價(jià)值。
圖1 探索實(shí)驗(yàn)
架構(gòu)：在上述探索結(jié)果的基礎(chǔ)上，論文設(shè)計(jì)了一種新穎的“部件對(duì)應(yīng)部件”式細(xì)粒度運(yùn)動(dòng)建模機(jī)制。該方法通過挖掘目標(biāo)在連續(xù)兩幀點(diǎn)云中的局部結(jié)構(gòu)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)整體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的精準(zhǔn)建模。不同于傳統(tǒng)的剛體或全局中心運(yùn)動(dòng)估計(jì)方式，本方法強(qiáng)調(diào)對(duì)目標(biāo)關(guān)鍵部件之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行細(xì)粒度建模，從而提升在復(fù)雜場(chǎng)景中對(duì)遮擋、形變和多目標(biāo)干擾下的魯棒性與準(zhǔn)確率。該方法有效結(jié)合了結(jié)構(gòu)先驗(yàn)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模，為點(diǎn)云運(yùn)動(dòng)建模提供了新的思路?；谶@個(gè)設(shè)計(jì)，論文構(gòu)建了一套通用的點(diǎn)云運(yùn)動(dòng)建?？蚣埽鐖D2所示。
圖2 模型框架
模型：基于這一框架，作者進(jìn)一步提出了兩種模型變體：一種基于點(diǎn)表征，強(qiáng)調(diào)點(diǎn)級(jí)幾何特征的保留與匹配；另一種基于體素表征，更側(cè)重于局部空間一致性與計(jì)算效率的權(quán)衡。如圖3所示為模型的具體實(shí)施細(xì)節(jié)，兩種模型在結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上各有側(cè)重，能夠覆蓋不同應(yīng)用場(chǎng)景下的需求，為后續(xù)工程部署和多場(chǎng)景遷移提供了可擴(kuò)展性和靈活性。
圖3 模型實(shí)施細(xì)節(jié)圖
實(shí)驗(yàn)：所提出的方法分別在KITTI、nuScenes和Waymo三大公開點(diǎn)云跟蹤基準(zhǔn)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了全面驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，無論是在準(zhǔn)確率（Accuracy）、成功率（Success）還是運(yùn)行速度（FPS）等指標(biāo)上，所提方法均顯著優(yōu)于當(dāng)前主流方法，展現(xiàn)出兼具高性能與高效率的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，充分驗(yàn)證了模型設(shè)計(jì)的有效性與推廣性。該成果為激光雷達(dá)點(diǎn)云目標(biāo)跟蹤的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化落地奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
圖4 KITTI數(shù)據(jù)集上的性能對(duì)比圖
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11263-025-02430-6
論文代碼：https://github.com/haooozi/P2P
