第41卷 第4期吉林大学学报(信息科学版)Vol.41 No.42023年7月Journal of Jilin University (Information Science Edition)July 2023文章编号:1671⁃5896(2023)04⁃0621⁃10特征更新的动态图卷积表面损伤点云分割方法收稿日期:2022⁃09⁃21基金项目:国家自然科学基金资助项目(61573185)作者简介:张闻锐(1998 ),男,江苏扬州人,南京航空航天大学硕士研究生,主要从事点云分割研究,(Tel)86⁃188****8397(E⁃mail)839357306@;王从庆(1960 ),男,南京人,南京航空航天大学教授,博士生导师,主要从事模式识别与智能系统研究,(Tel)86⁃130****6390(E⁃mail)cqwang@㊂张闻锐,王从庆(南京航空航天大学自动化学院,南京210016)摘要:针对金属部件表面损伤点云数据对分割网络局部特征分析能力要求高,局部特征分析能力较弱的传统算法对某些数据集无法达到理想的分割效果问题,选择采用相对损伤体积等特征进行损伤分类,将金属表面损伤分为6类,提出一种包含空间尺度区域信息的三维图注意力特征提取方法㊂将得到的空间尺度区域特征用于特征更新网络模块的设计,基于特征更新模块构建出了一种特征更新的动态图卷积网络(Feature Adaptive Shifting⁃Dynamic Graph Convolutional Neural Networks)用于点云语义分割㊂实验结果表明,该方法有助于更有效地进行点云分割,并提取点云局部特征㊂在金属表面损伤分割上,该方法的精度优于PointNet ++㊁DGCNN(Dynamic Graph Convolutional Neural Networks)等方法,提高了分割结果的精度与有效性㊂关键词:点云分割;动态图卷积;特征更新;损伤分类中图分类号:TP391.41文献标志码:A Cloud Segmentation Method of Surface Damage Point Based on Feature Adaptive Shifting⁃DGCNNZHANG Wenrui,WANG Congqing(School of Automation,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China)Abstract :The cloud data of metal part surface damage point requires high local feature analysis ability of the segmentation network,and the traditional algorithm with weak local feature analysis ability can not achieve the ideal segmentation effect for the data set.The relative damage volume and other features are selected to classify the metal surface damage,and the damage is divided into six categories.This paper proposes a method to extract the attention feature of 3D map containing spatial scale area information.The obtained spatial scale area feature is used in the design of feature update network module.Based on the feature update module,a feature updated dynamic graph convolution network is constructed for point cloud semantic segmentation.The experimental results show that the proposed method is helpful for more effective point cloud segmentation to extract the local features of point cloud.In metal surface damage segmentation,the accuracy of this method is better than pointnet++,DGCNN(Dynamic Graph Convolutional Neural Networks)and other methods,which improves the accuracy and effectiveness of segmentation results.Key words :point cloud segmentation;dynamic graph convolution;feature adaptive shifting;damage classification 0 引 言基于深度学习的图像分割技术在人脸㊁车牌识别和卫星图像分析领域已经趋近成熟,为获取物体更226吉林大学学报(信息科学版)第41卷完整的三维信息,就需要利用三维点云数据进一步完善语义分割㊂三维点云数据具有稀疏性和无序性,其独特的几何特征分布和三维属性使点云语义分割在许多领域的应用都遇到困难㊂如在机器人与计算机视觉领域使用三维点云进行目标检测与跟踪以及重建;在建筑学上使用点云提取与识别建筑物和土地三维几何信息;在自动驾驶方面提供路面交通对象㊁道路㊁地图的采集㊁检测和分割功能㊂2017年,Lawin等[1]将点云投影到多个视图上分割再返回点云,在原始点云上对投影分割结果进行分析,实现对点云的分割㊂最早的体素深度学习网络产生于2015年,由Maturana等[2]创建的VOXNET (Voxel Partition Network)网络结构,建立在三维点云的体素表示(Volumetric Representation)上,从三维体素形状中学习点的分布㊂结合Le等[3]提出的点云网格化表示,出现了类似PointGrid的新型深度网络,集成了点与网格的混合高效化网络,但体素化的点云面对大量点数的点云文件时表现不佳㊂在不规则的点云向规则的投影和体素等过渡态转换过程中,会出现很多空间信息损失㊂为将点云自身的数据特征发挥完善,直接输入点云的基础网络模型被逐渐提出㊂2017年,Qi等[4]利用点云文件的特性,开发了直接针对原始点云进行特征学习的PointNet网络㊂随后Qi等[5]又提出了PointNet++,针对PointNet在表示点与点直接的关联性上做出改进㊂Hu等[6]提出SENET(Squeeze⁃and⁃Excitation Networks)通过校准通道响应,为三维点云深度学习引入通道注意力网络㊂2018年,Li等[7]提出了PointCNN,设计了一种X⁃Conv模块,在不显著增加参数数量的情况下耦合较远距离信息㊂图卷积网络[8](Graph Convolutional Network)是依靠图之间的节点进行信息传递,获得图之间的信息关联的深度神经网络㊂图可以视为顶点和边的集合,使每个点都成为顶点,消耗的运算量是无法估量的,需要采用K临近点计算方式[9]产生的边缘卷积层(EdgeConv)㊂利用中心点与其邻域点作为边特征,提取边特征㊂图卷积网络作为一种点云深度学习的新框架弥补了Pointnet等网络的部分缺陷[10]㊂针对非规律的表面损伤这种特征缺失类点云分割,人们已经利用各种二维图像采集数据与卷积神经网络对风扇叶片㊁建筑和交通工具等进行损伤检测[11],损伤主要类别是裂痕㊁表面漆脱落等㊂但二维图像分割涉及的损伤种类不够充分,可能受物体表面污染㊁光线等因素影响,将凹陷㊁凸起等损伤忽视,或因光照不均匀判断为脱漆㊂笔者提出一种基于特征更新的动态图卷积网络,主要针对三维点云分割,设计了一种新型的特征更新模块㊂利用三维点云独特的空间结构特征,对传统K邻域内权重相近的邻域点采用空间尺度进行区分,并应用于对金属部件表面损伤分割的有用与无用信息混杂的问题研究㊂对邻域点进行空间尺度划分,将注意力权重分组,组内进行特征更新㊂在有效鉴别外邻域干扰特征造成的误差前提下,增大特征提取面以提高局部区域特征有用性㊂1 深度卷积网络计算方法1.1 包含空间尺度区域信息的三维图注意力特征提取方法由迭代最远点采集算法将整片点云分割为n个点集:{M1,M2,M3, ,M n},每个点集包含k个点:{P1, P2,P3, ,P k},根据点集内的空间尺度关系,将局部区域划分为不同的空间区域㊂在每个区域内,结合局部特征与空间尺度特征,进一步获得更有区分度的特征信息㊂根据注意力机制,为K邻域内的点分配不同的权重信息,特征信息包括空间区域内点的分布和区域特性㊂将这些特征信息加权计算,得到点集的卷积结果㊂使用空间尺度区域信息的三维图注意力特征提取方式,需要设定合适的K邻域参数K和空间划分层数R㊂如果K太小,则会导致弱分割,因不能完全利用局部特征而影响结果准确性;如果K太大,会增加计算时间与数据量㊂图1为缺损损伤在不同参数K下的分割结果图㊂由图1可知,在K=30或50时,分割结果效果较好,K=30时计算量较小㊂笔者选择K=30作为实验参数㊂在分析确定空间划分层数R之前,简要分析空间层数划分所应对的问题㊂三维点云所具有的稀疏性㊁无序性以及损伤点云自身噪声和边角点多的特性,导致了点云处理中可能出现的共同缺点,即将离群值点云选为邻域内采样点㊂由于损伤表面多为一个面,被分割出的损伤点云应在该面上分布,而噪声点则被分布在整个面的两侧,甚至有部分位于损伤内部㊂由于点云噪声这种立体分布的特征,导致了离群值被选入邻域内作为采样点存在㊂根据采用DGCNN(Dynamic Graph Convolutional Neural Networks)分割网络抽样实验结果,位于切面附近以及损伤内部的离群值点对点云分割结果造成的影响最大,被错误分割为特征点的几率最大,在后续预处理过程中需要对这种噪声点进行优先处理㊂图1 缺损损伤在不同参数K 下的分割结果图Fig.1 Segmentation results of defect damage under different parameters K 基于上述实验结果,在参数K =30情况下,选择空间划分层数R ㊂缺损损伤在不同参数R 下的分割结果如图2所示㊂图2b 的结果与测试集标签分割结果更为相似,更能体现损伤的特征,同时屏蔽了大部分噪声㊂因此,选择R =4作为实验参数㊂图2 缺损损伤在不同参数R 下的分割结果图Fig.2 Segmentation results of defect damage under different parameters R 在一个K 邻域内,邻域点与中心点的空间关系和特征差异最能表现邻域点的权重㊂空间特征系数表示邻域点对中心点所在点集的重要性㊂同时,为更好区分图内邻域点的权重,需要将整个邻域细分㊂以空间尺度进行细分是较为合适的分类方式㊂中心点的K 邻域可视为一个局部空间,将其划分为r 个不同的尺度区域㊂再运算空间注意力机制,为这r 个不同区域的权重系数赋值㊂按照空间尺度多层次划分,不仅没有损失核心的邻域点特征,还能有效抑制无意义的㊁有干扰性的特征㊂从而提高了深度学习网络对点云的局部空间特征的学习能力,降低相邻邻域之间的互相影响㊂空间注意力机制如图3所示,计算步骤如下㊂第1步,计算特征系数e mk ㊂该值表示每个中心点m 的第k 个邻域点对其中心点的权重㊂分别用Δp mk 和Δf mk 表示三维空间关系和局部特征差异,M 表示MLP(Multi⁃Layer Perceptrons)操作,C 表示concat 函数,其中Δp mk =p mk -p m ,Δf mk =M (f mk )-M (f m )㊂将两者合并后输入多层感知机进行计算,得到计算特征系数326第4期张闻锐,等:特征更新的动态图卷积表面损伤点云分割方法图3 空间尺度区域信息注意力特征提取方法示意图Fig.3 Schematic diagram of attention feature extraction method for spatial scale regional information e mk =M [C (Δp mk ‖Δf mk )]㊂(1) 第2步,计算图权重系数a mk ㊂该值表示每个中心点m 的第k 个邻域点对其中心点的权重包含比㊂其中k ∈{1,2,3, ,K },K 表示每个邻域所包含点数㊂需要对特征系数e mk 进行归一化,使用归一化指数函数S (Softmax)得到权重多分类的结果,即计算图权重系数a mk =S (e mk )=exp(e mk )/∑K g =1exp(e mg )㊂(2) 第3步,用空间尺度区域特征s mr 表示中心点m 的第r 个空间尺度区域的特征㊂其中k r ∈{1,2,3, ,K r },K r 表示第r 个空间尺度区域所包含的邻域点数,并在其中加入特征偏置项b r ,避免权重化计算的特征在动态图中累计单面误差指向,空间尺度区域特征s mr =∑K r k r =1[a mk r M (f mk r )]+b r ㊂(3) 在r 个空间尺度区域上进行计算,就可得到点m 在整个局部区域的全部空间尺度区域特征s m ={s m 1,s m 2,s m 3, ,s mr },其中r ∈{1,2,3, ,R }㊂1.2 基于特征更新的动态图卷积网络动态图卷积网络是一种能直接处理原始三维点云数据输入的深度学习网络㊂其特点是将PointNet 网络中的复合特征转换模块(Feature Transform),改进为由K 邻近点计算(K ⁃Near Neighbor)和多层感知机构成的边缘卷积层[12]㊂边缘卷积层功能强大,其提取的特征不仅包含全局特征,还拥有由中心点与邻域点的空间位置关系构成的局部特征㊂在动态图卷积网络中,每个邻域都视为一个点集㊂增强对其中心点的特征学习能力,就会增强网络整体的效果[13]㊂对一个邻域点集,对中心点贡献最小的有效局部特征的边缘点,可以视为异常噪声点或低权重点,可能会给整体分割带来边缘溢出㊂点云相比二维图像是一种信息稀疏并且噪声含量更大的载体㊂处理一个局域内的噪声点,将其直接剔除或简单采纳会降低特征提取效果,笔者对其进行低权重划分,并进行区域内特征更新,增强抗噪性能,也避免点云信息丢失㊂在空间尺度区域中,在区域T 内有s 个点x 被归为低权重系数组,该点集的空间信息集为P ∈R N s ×3㊂点集的局部特征集为F ∈R N s ×D f [14],其中D f 表示特征的维度空间,N s 表示s 个域内点的集合㊂设p i 以及f i 为点x i 的空间信息和特征信息㊂在点集内,对点x i 进行小范围内的N 邻域搜索,搜索其邻域点㊂则点x i 的邻域点{x i ,1,x i ,2, ,x i ,N }∈N (x i ),其特征集合为{f i ,1,f i ,2, ,f i ,N }∈F ㊂在利用空间尺度进行区域划分后,对空间尺度区域特征s mt 较低的区域进行区域内特征更新,通过聚合函数对权重最低的邻域点在图中的局部特征进行改写㊂已知中心点m ,点x i 的特征f mx i 和空间尺度区域特征s mt ,目的是求出f ′mx i ,即中心点m 的低权重邻域点x i 在进行邻域特征更新后得到的新特征㊂对区域T 内的点x i ,∀x i ,j ∈H (x i ),x i 与其邻域H 内的邻域点的特征相似性域为R (x i ,x i ,j )=S [C (f i ,j )T C (f i ,j )/D o ],(4)其中C 表示由输入至输出维度的一维卷积,D o 表示输出维度值,T 表示转置㊂从而获得更新后的x i 的426吉林大学学报(信息科学版)第41卷特征㊂对R (x i ,x i ,j )进行聚合,并将特征f mx i 维度变换为输出维度f ′mx i =∑[R (x i ,x i ,j )S (s mt f mx i )]㊂(5) 图4为特征更新网络模块示意图,展示了上述特征更新的计算过程㊂图5为特征更新的动态图卷积网络示意图㊂图4 特征更新网络模块示意图Fig.4 Schematic diagram of feature update network module 图5 特征更新的动态图卷积网络示意图Fig.5 Flow chart of dynamic graph convolution network with feature update 动态图卷积网络(DGCNN)利用自创的边缘卷积层模块,逐层进行边卷积[15]㊂其前一层的输出都会动态地产生新的特征空间和局部区域,新一层从前一层学习特征(见图5)㊂在每层的边卷积模块中,笔者在边卷积和池化后加入了空间尺度区域注意力特征,捕捉特定空间区域T 内的邻域点,用于特征更新㊂特征更新会降低局域异常值点对局部特征的污染㊂网络相比传统图卷积神经网络能获得更多的特征信息,并且在面对拥有较多噪声值的点云数据时,具有更好的抗干扰性[16],在对性质不稳定㊁不平滑并含有需采集分割的突出中心的点云数据时,会有更好的抗干扰效果㊂相比于传统预处理方式,其稳定性更强,不会发生将突出部分误分割或漏分割的现象[17]㊂2 实验结果与分析点云分割的精度评估指标主要由两组数据构成[18],即平均交并比和总体准确率㊂平均交并比U (MIoU:Mean Intersection over Union)代表真实值和预测值合集的交并化率的平均值,其计算式为526第4期张闻锐,等:特征更新的动态图卷积表面损伤点云分割方法U =1T +1∑Ta =0p aa ∑Tb =0p ab +∑T b =0p ba -p aa ,(6)其中T 表示类别,a 表示真实值,b 表示预测值,p ab 表示将a 预测为b ㊂总体准确率A (OA:Overall Accuracy)表示所有正确预测点p c 占点云模型总体数量p all 的比,其计算式为A =P c /P all ,(7)其中U 与A 数值越大,表明点云分割网络越精准,且有U ≤A ㊂2.1 实验准备与数据预处理实验使用Kinect V2,采用Depth Basics⁃WPF 模块拍摄金属部件损伤表面获得深度图,将获得的深度图进行SDK(Software Development Kit)转化,得到pcd 格式的点云数据㊂Kinect V2采集的深度图像分辨率固定为512×424像素,为获得更清晰的数据图像,需尽可能近地采集数据㊂选择0.6~1.2m 作为采集距离范围,从0.6m 开始每次增加0.2m,获得多组采量数据㊂点云中分布着噪声,如果不对点云数据进行过滤会对后续处理产生不利影响㊂根据统计原理对点云中每个点的邻域进行分析,再建立一个特别设立的标准差㊂然后将实际点云的分布与假设的高斯分布进行对比,实际点云中误差超出了标准差的点即被认为是噪声点[19]㊂由于点云数据量庞大,为提高效率,选择采用如下改进方法㊂计算点云中每个点与其首个邻域点的空间距离L 1和与其第k 个邻域点的空间距离L k ㊂比较每个点之间L 1与L k 的差,将其中差值最大的1/K 视为可能噪声点[20]㊂计算可能噪声点到其K 个邻域点的平均值,平均值高出标准差的被视为噪声点,将离群噪声点剔除后完成对点云的滤波㊂2.2 金属表面损伤点云关键信息提取分割方法对点云损伤分割,在制作点云数据训练集时,如果只是单一地将所有损伤进行统一标记,不仅不方便进行结果分析和应用,而且也会降低特征分割的效果㊂为方便分析和控制分割效果,需要使用ArcGIS 将点云模型转化为不规则三角网TIN(Triangulated Irregular Network)㊂为精确地分类损伤,利用图6 不规则三角网模型示意图Fig.6 Schematic diagram of triangulated irregular networkTIN 的表面轮廓性质,获得训练数据损伤点云的损伤内(外)体积,损伤表面轮廓面积等㊂如图6所示㊂选择损伤体积指标分为相对损伤体积V (RDV:Relative Damege Volume)和邻域内相对损伤体积比N (NRDVR:Neighborhood Relative Damege Volume Ratio)㊂计算相对平均深度平面与点云深度网格化平面之间的部分,得出相对损伤体积㊂利用TIN 邻域网格可获取某损伤在邻域内的相对深度占比,有效解决制作测试集时,将因弧度或是形状造成的相对深度判断为损伤的问题㊂两种指标如下:V =∑P d k =1h k /P d -∑P k =1h k /()P S d ,(8)N =P n ∑P d k =1h k S d /P d ∑P n k =1h k S ()n -()1×100%,(9)其中P 表示所有点云数,P d 表示所有被标记为损伤的点云数,P n 表示所有被认定为损伤邻域内的点云数;h k 表示点k 的深度值;S d 表示损伤平面面积,S n 表示损伤邻域平面面积㊂在获取TIN 标准包络网视图后,可以更加清晰地描绘损伤情况,同时有助于量化损伤严重程度㊂笔者将损伤分为6种类型,并利用计算得出的TIN 指标进行损伤分类㊂同时,根据损伤部分体积与非损伤部分体积的关系,制定指标损伤体积(SDV:Standard Damege Volume)区分损伤类别㊂随机抽选5个测试组共50张图作为样本㊂统计非穿透损伤的RDV 绝对值,其中最大的30%标记为凹陷或凸起,其余626吉林大学学报(信息科学版)第41卷标记为表面损伤,并将样本分类的标准分界值设为SDV㊂在设立以上标准后,对凹陷㊁凸起㊁穿孔㊁表面损伤㊁破损和缺损6种金属表面损伤进行分类,金属表面损伤示意图如图7所示㊂首先,根据损伤是否产生洞穿,将损伤分为两大类㊂非贯通伤包括凹陷㊁凸起和表面损伤,贯通伤包括穿孔㊁破损和缺损㊂在非贯通伤中,凹陷和凸起分别采用相反数的SDV 作为标准,在这之间的被分类为表面损伤㊂贯通伤中,以损伤部分平面面积作为参照,较小的分类为穿孔,较大的分类为破损,而在边缘处因腐蚀㊁碰撞等原因缺角㊁内损的分类为缺损㊂分类参照如表1所示㊂图7 金属表面损伤示意图Fig.7 Schematic diagram of metal surface damage表1 损伤类别分类Tab.1 Damage classification 损伤类别凹陷凸起穿孔表面损伤破损缺损是否形成洞穿××√×√√RDV 绝对值是否达到SDV √√\×\\S d 是否达到标准\\×\√\2.3 实验结果分析为验证改进的图卷积深度神经网络在点云语义分割上的有效性,笔者采用TensorFlow 神经网络框架进行模型测试㊂为验证深度网络对损伤分割的识别准确率,采集了带有损伤特征的金属部件损伤表面点云,对点云进行预处理㊂对若干金属部件上的多个样本金属面的点云数据进行筛选,删除损伤占比低于5%或高于60%的数据后,划分并装包制作为点云数据集㊂采用CloudCompare 软件对样本金属上的损伤部分进行分类标记,共分为6种如上所述损伤㊂部件损伤的数据集制作参考点云深度学习领域广泛应用的公开数据集ModelNet40part㊂分割数据集包含了多种类型的金属部件损伤数据,这些损伤数据显示在510张总点云图像数据中㊂点云图像种类丰富,由各种包含损伤的金属表面构成,例如金属门,金属蒙皮,机械构件外表面等㊂用ArcGIS 内相关工具将总图进行随机点拆分,根据数据集ModelNet40part 的规格,每个独立的点云数据组含有1024个点,将所有总图拆分为510×128个单元点云㊂将样本分为400个训练集与110个测试集,采用交叉验证方法以保证测试的充分性[20],对多种方法进行评估测试,实验结果由单元点云按原点位置重新组合而成,并带有拆分后对单元点云进行的分割标记㊂分割结果比较如图8所示㊂726第4期张闻锐,等:特征更新的动态图卷积表面损伤点云分割方法图8 分割结果比较图Fig.8 Comparison of segmentation results在部件损伤分割的实验中,将不同网络与笔者网络(FAS⁃DGCNN:Feature Adaptive Shifting⁃Dynamic Graph Convolutional Neural Networks)进行对比㊂除了采用不同的分割网络外,其余实验均采用与改进的图卷积深度神经网络方法相同的实验设置㊂实验结果由单一损伤交并比(IoU:Intersection over Union),平均损伤交并比(MIoU),单一损伤准确率(Accuracy)和总体损伤准确率(OA)进行评价,结果如表2~表4所示㊂将6种不同损伤类别的Accuracy 与IoU 进行对比分析,可得出结论:相比于基准实验网络Pointet++,笔者在OA 和MioU 方面分别在贯通伤和非贯通伤上有10%和20%左右的提升,在整体分割指标上,OA 能达到90.8%㊂对拥有更多点数支撑,含有较多点云特征的非贯通伤,几种点云分割网络整体性能均能达到90%左右的效果㊂而不具有局部特征识别能力的PointNet 在贯通伤上的表现较差,不具备有效的分辨能力,导致分割效果相对于其他损伤较差㊂表2 损伤部件分割准确率性能对比 Tab.2 Performance comparison of segmentation accuracy of damaged parts %实验方法准确率凹陷⁃1凸起⁃2穿孔⁃3表面损伤⁃4破损⁃5缺损⁃6Ponitnet 82.785.073.880.971.670.1Pointnet++88.786.982.783.486.382.9DGCNN 90.488.891.788.788.687.1FAS⁃DGCNN 92.588.892.191.490.188.6826吉林大学学报(信息科学版)第41卷表3 损伤部件分割交并比性能对比 Tab.3 Performance comparison of segmentation intersection ratio of damaged parts %IoU 准确率凹陷⁃1凸起⁃2穿孔⁃3表面损伤⁃4破损⁃5缺损⁃6PonitNet80.582.770.876.667.366.9PointNet++86.384.580.481.184.280.9DGCNN 88.786.589.986.486.284.7FAS⁃DGCNN89.986.590.388.187.385.7表4 损伤分割的整体性能对比分析 出,动态卷积图特征以及有效的邻域特征更新与多尺度注意力给分割网络带来了更优秀的局部邻域分割能力,更加适应表面损伤分割的任务要求㊂3 结 语笔者利用三维点云独特的空间结构特征,将传统K 邻域内权重相近的邻域点采用空间尺度进行区分,并将空间尺度划分运用于邻域内权重分配上,提出了一种能将邻域内噪声点降权筛除的特征更新模块㊂采用此模块的动态图卷积网络在分割上表现出色㊂利用特征更新的动态图卷积网络(FAS⁃DGCNN)能有效实现金属表面损伤的分割㊂与其他网络相比,笔者方法在点云语义分割方面表现出更高的可靠性,可见在包含空间尺度区域信息的注意力和局域点云特征更新下,笔者提出的基于特征更新的动态图卷积网络能发挥更优秀的作用,而且相比缺乏局部特征提取能力的分割网络,其对于点云稀疏㊁特征不明显的非贯通伤有更优的效果㊂参考文献:[1]LAWIN F J,DANELLJAN M,TOSTEBERG P,et al.Deep Projective 3D Semantic Segmentation [C]∥InternationalConference on Computer Analysis of Images and Patterns.Ystad,Sweden:Springer,2017:95⁃107.[2]MATURANA D,SCHERER S.VoxNet:A 3D Convolutional Neural Network for Real⁃Time Object Recognition [C]∥Proceedings of IEEE /RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems.Hamburg,Germany:IEEE,2015:922⁃928.[3]LE T,DUAN Y.PointGrid:A Deep Network for 3D Shape Understanding [C]∥2018IEEE /CVF Conference on ComputerVision and Pattern Recognition (CVPR).Salt Lake City,USA:IEEE,2018:9204⁃9214.[4]QI C R,SU H,MO K,et al.PointNet:Deep Learning on Point Sets for 3D Classification and Segmentation [C]∥IEEEConference on Computer Vision 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