Setting up model training for classification and segmentation of Point Clouds

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The features and capabilities of the PointNet neural network architecture in relation to artificially generated clouds of laser reflection points in the Terra_Maker information system are presented. The results of training by the Paintnet network are analyzed and the accuracy of the obtained models and graphs is evaluated. An approach is proposed to determine the parameters that give maximum accuracy when performing experiments on the example of point clouds obtained from the Terra_Maker information system.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Dmitry А. Gura

Kuban State Technological University; Kuban State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: gda-kuban@mail.ru

Candidate of Technical Sciences, Assistant professor, Assistant professor

Russian Federation, Krasnodar; Krasnodar

Roman A. Dyachenko

Kuban State Technological University

Email: emessage@rambler.ru

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Computer Science and Computer Engineering

Russian Federation, Krasnodar

Evgeny S. Boyko

Kuban State Technological University; Kuban State University

Email: boykoes@yandex.ru

Candidate of Geographical Sciences Assistant professor of the Department of Geoinformatics

Russian Federation, Krasnodar; Krasnodar

Dmitry Alexandrovich Levchenko

Kuban State University

Email: levchenkodima@mail.ru

Candidate of Pedagogical Sciences, Assistant professor of the Department of Data Analysis and Artificial Intelligence

Russian Federation, Krasnodar

References

  1. Zhu H. H., Tuya D., Mou L., Xia G. S., Zhang L., Xu F., Fraundorfer F. Deep learning in Remote sensing: a comprehensive overview and list of resources // IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine. 2017. P. 8-36.
  2. Levchenko D.A., Bojko E.S. Generator tsifrovyh dannyh geotochek iskusstvennyh territorij «Terra_Maker» [Digital geocode data generator for artificial territories "Terra_Maker"] // svidetel'stvo o gosudarstvennoj registratsii programmy dlja EVM, №2023610228
  3. Kolesnikov A.A. Analiz metodov i sredstv iskusstvennogo intellekta dlja analiza i interpretatsii dannyh aktivnogo distantsionnogo zondirovanija [Analysis of artificial intelligence methods and tools for the analysis and interpretation of active remote sensing data] // Vestnik SGUGiT (Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta geosistem i tehnologij) [Bulletin of SGUGiT (Siberian State University of Geosystems and Technologies)]. 2022. V. 27. No 3. P. 74-94.
  4. Glinskij A. V., Novichenko E. V., Tkachev M. S., Savenkov V. M., Tepljakova A. R., Zaharochkina N. A., Birjukov R. N., Akobjan L. V. Programma semanticheskoj segmentatsii s uchetom dannyh, poluchaemyh s kamer i lidarov [Semantic segmentation program based on data received from cameras and lidars] // Svidetel'stvo o registratsii programmy dlja `EVM 2022663627, 18.07.2022.
  5. Ali Kashefi, Tapan Mukerji Physics-informed PointNet: A deep learning solver for steady-state incompressible flows and thermal fields on multiple sets of irregular geometries // Journal of Computational Physics, 2022
  6. D'jachenko R.A., Kosolapov P.A., Gura D.A. K voprosu ob uvelichenii proizvoditel'nosti mashinnogo obuchenija na`etape vyborki dannyh pri reshenii zadach klassifikatsii [On the issue of increasing machine learning performance at the data sampling stage when solving classification problems] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Serija: Sistemnyj analiz i informatsionnye tehnologii [Bulletin of the Voronezh State University. Series: System analysis and Information Technology]. 2022. No 4. P. 146-155.9.
  7. Gura D.A., D'jachenko R.A., Andrjuschenko A.V. Tehnologija imitatsii poletnogo marshruta bespilotnogo letatel'nogo apparata i vozdushnogo lazernogo skanirovanija [Technology for simulation of the flight route of an unmanned aerial vehicle and aerial laser scanning] // `Elektronnyj setevoj politematicheskij zhurnal "Nauchnye trudy KubGTU" [Electronic network polythematic journal "Scientific works of KubSTU"]. 2022. No 6. P. 126-133
  8. Kosolapov P.A., D'jachenko R.A., Gura D.A., Husht N.I. K voprosu o normalizatsii dannyh trehmernogo lazernogo skanirovanija [On the issue of normalization of three-dimensional laser scanning data] // `Elektronnyj setevoj politematicheskij zhurnal "Nauchnye trudy KubGTU" [Electronic network polythematic journal "Scientific works of KubSTU"]. 2021. No 4. P. 56-66.
  9. Gura D.A., D'jachenko R.A., Husht N.I. K voprosu o predobrabotke dannyh trehmernogo lazernogo skanirovanija [On the issue of preprocessing three-dimensional laser scanning data] // `Elektronnyj setevoj politematicheskij zhurnal "Nauchnye trudy KubGTU" [Electronic network polythematic journal "Scientific works of KubSTU"]. 2021. N 3. P. 39-46.
  10. Gura D.A., D'jachenko R.A., Husht N.I., Markovskij I.G. K voprosu o metodah generatsii, klassifikatsii i raspoznavanija trehmernyh izobrazhenij [On the issue of methods of generation, classification and recognition of three-dimensional images] // `Elektronnyj setevoj politematicheskij zhurnal "Nauchnye trudy KubGTU" [Electronic network polythematic journal "Scientific works of KubSTU"]’. 2021. No 2. P. 86-97.
  11. Aoki Yu., Gofort H., Srivatsan R. A., Lucy S. Pointnetlk: Reliable and efficient point cloud registration using pointnet // Proceedings of the IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 2019. P. 7156-7165.
  12. Zaganidis A., San L., Duckett T., Tselnyak G. Integration of deep semantic segmentation into three–dimensional point cloud registration // IEEE Robotics and Automation Letters. 2018. V. 3, No 4. P. 2942-2949.
  13. Zhang B., Huang S., Shen V., Wei Z. PointNet Explanation: What has been studied inside PointNet? // IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition Workshops (CVPRW). 2019. P. 71-74.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Architecture of the Paint net network

Download (251KB)
3. Fig. 2. On-screen form of the Terra_Maker information system settings dialog "Ground surface"

Download (103KB)
4. Fig. 3. On-screen form of the Terra_Maker information system settings dialog

Download (95KB)
5. Fig. 4. On-screen form of the Terra_Maker information system settings dialog "Structures/Buildings"

Download (98KB)
6. Fig. 5. Screen form of the Terra_Maker information system settings dialog "Falsely reflected points"

Download (27KB)
7. Fig. 6. On-screen form of the Terra_Maker information system settings dialog "Numerical characteristics of the data set being created"

Download (33KB)
8. Fig. 7. Visualization of point clouds in the Terra_Maker information system

Download (30KB)
9. Figure 8. Visual representation of the point cloud dataset

Download (44KB)
10. Fig. 9. Graphs of the values of the loss function and accuracy by training epochs

Download (20KB)
11. Fig. 10. Graphs of the dependencies of the accuracy of training and testing

Download (20KB)
12. Fig. 11. An example of semantic segmentation of laser reflection points_1

Download (10KB)
13. Fig. 11. An example of semantic segmentation of laser reflection points_2

Download (10KB)
14. Fig. 11. An example of semantic segmentation of laser reflection points_3

Download (9KB)
15. Fig. 11. An example of semantic segmentation of laser reflection points_4

Download (9KB)
16. Fig. 11. An example of semantic segmentation of laser reflection points_5

Download (9KB)
17. Fig. 11. An example of semantic segmentation of laser reflection points_6

Download (10KB)
18. Fig. 11. An example of semantic segmentation of laser reflection points_7

Download (8KB)
19. Fig. 11. An example of semantic segmentation of laser reflection points_8

Download (8KB)

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».