基于改进3D GAN的敞车缺陷点云数据增强方法,包括如下步骤:(1)获取一定数量敞车孔洞和超限形变两类缺陷的点云数据,形成原始数据集;(2)点云预处理;(3)点云空间尺度归一化,形成归一化的数据集;(4)采用传统方法进行点云数据集扩增,形成扩展数据集;(5)搭建改进的3D GAN模型;(6)以扩展数据集为输入,通过改进3D GAN模型生成敞车表面孔洞和超限形变缺陷点云数据集。改进的3D GAN模型在对抗网络中引入更多的卷积层、conv_layer辅助函数和torch.squeeze函数度,实现对现有敞车缺陷点云数据集进行样本扩增和数据增强。
背景技术
三维点云目标检测作为计算视觉领域中的经典任务之一,近些年来已飞速发展。基于深度学习的点云缺陷检测技术相较于传统的二维缺陷检测算法(如基于纹理特征、颜色特征、Haar特征分类器、自适应聚类等)在检测精度上具有显著优势。这种技术能够随着点云数据集规模的扩大而提升检测精度,有效降低漏检和误检率。大量的点云数据样本是保证三维缺陷检测精度的前提,数据集是深度学习领域至关重要的部分,但这一条件在实际应用场景中往往难以实现。在车厂采集敞车表面缺陷点云数据较为困难并且成本极高,因安全生产因素,很难获得含缺陷的点云数据,含孔洞和超限形变两种缺陷的敞车表面点云数据则是少之又少。因此,在小样本点云数据的前提下进行点云数据增强成为了提高网络性能的有效手段,为此需要高效且鲁棒的方法对敞车表面缺陷点云数据集进行点云数据增强。
为了低成本获取足够数量的敞车缺陷点云数据,早期工作中会采用传统的样本扩增方法。传统的样本扩增方法包括旋转、缩放、添加噪声、随即丢弃等,但是这些方法得到的缺陷点云很难模拟真实场景下的敞车缺陷点云的诸多细节,并且效果过于单一化。三维生成对抗网络(3D GAN)是基于高维噪声向量来学习生成三维样本的技术。与二维的GAN相比,3D GAN能够生成更为复杂的三维结构和形状,这使得它们在生成多样性方面表现出色。然而,由于三维数据的复杂性,通过随机噪声直接生成的三维模型可能会遇到分辨率不足或细节模糊的问题,这可能会影响模型的泛化能力,并在处理真实世界三维数据时降低其性能表现。
实现思路