在 LSS(Lift-Splat-Shoot)、BEVDet 和 BEVDepth 中,2D 图像特征的采样方法 核心思想类似,但具体实现存在差异,尤其是在 深度预测的精度、几何约束和特征融合 方面。以下是详细对比:
1. 共同点:基于 LSS 的 2D-3D 特征提升框架
三者的核心流程均遵循 LSS 的基本思想:
- 图像特征提取:
- 使用 CNN(如 ResNet)或 Transformer(如 Swin)提取 2D 图像特征。
- 深度分布预测:
- 通过一个轻量级网络(
depth_net
)预测每个像素的深度分布(softmax
分类)。
- 通过一个轻量级网络(
- 特征“提升”到 3D:
- 将 2D 特征与深度分布结合,生成 3D 点云特征(Lift 步骤)。
- BEV 网格投影:
- 通过相机参数将 3D 特征投影到 BEV 空间(Splat 步骤)。
2. 关键差异:2D 特征采样的具体实现
(1) LSS(原始方法)
- 深度预测:
- 仅依赖图像特征,无显式深度监督(隐式学习)。
- 深度分布可能不准确,尤其是远处或遮挡区域。
- 特征采样:
- 直接使用全局图像特征,未考虑相机几何约束。
- 代码示例(简化):
depth_prob = depth_net(img_feats).softmax(dim=1) # [B, D, H, W] 3d_feats = img_feats.unsqueeze(2) depth_prob.unsqueeze(1) # [B, C, D, H, W]
(2) BEVDet
- 深度预测:
- 与 LSS 相同,预测深度分布,但无显式监督(依赖检测任务端到端优化)。
- 特征采样改进:
- 引入了 特征金字塔(FPN) 或多尺度特征融合,提升多尺度目标检测能力。
- 仍缺乏几何显式约束,深度分布可能模糊。
- 代码差异:
- 主要扩展了检测头和多任务学习,但特征采样部分与 LSS 基本一致。
(3) BEVDepth
- 深度预测:
- 显式深度监督:使用 LiDAR 点云优化深度分布(通过交叉熵损失)。
- 相机几何建模:在
depth_net
中注入相机内外参(如参数化卷积)。
- 特征采样改进:
- 几何感知特征加权:通过精确的深度分布,加权特征投影到 BEV 时更准确。
- 代码关键点:
# 在 depth_net 中融合相机参数 depth_feat = depth_net(img_feats, camera_params) # 几何感知 depth_prob = depth_feat.softmax(dim=1) # 更准的分布 # 特征提升时显式利用几何关系 3d_feats = img_feats depth_prob # 加权更精确
3. 对比表格
方法 | 2D 特征采样方式 | 深度预测监督 | 几何显式约束 | 特征提升精度 |
---|---|---|---|---|
LSS | 全局特征 + 隐式深度分布 | 无 | 无 | 低 |
BEVDet | 多尺度特征(FPN) + 隐式深度分布 | 无 | 无 | 中 |
BEVDepth | 几何感知特征 + 显式深度分布 | LiDAR 监督 | 有 | 高 |
4. 核心差异总结
- 深度预测的准确性:
- LSS/BEVDet 的深度分布依赖数据驱动,可能不准确;
- BEVDepth 通过 LiDAR 监督和几何约束显著提升深度分布质量。
- 特征采样的几何感知:
- BEVDepth 在
depth_net
中显式建模相机参数,使 2D 特征与 3D 空间对齐更精确。
- BEVDepth 在
- 多尺度处理:
- BEVDet 引入 FPN 处理多尺度目标,但未改进深度预测本身。
5. 实验验证建议
若需验证具体实现,可检查:
depth_net
的输入:- BEVDepth 会传入相机参数(如
camera_params
),而 LSS/BEVDet 不会。
- BEVDepth 会传入相机参数(如
- 损失函数:
- BEVDepth 有深度预测的辅助损失(如 CE Loss),其他两者仅依赖检测损失。
- 特征提升代码:
- BEVDepth 的 3D 特征加权会显式利用内外参(如坐标变换)。
6. 常见误区
- 误区:
“BEVDet 改进了 LSS 的特征采样方法。”
事实:
BEVDet 主要扩展了检测任务,但特征采样与 LSS 基本一致(除非使用自定义改进)。 - 误区:
“BEVDepth 直接回归深度值。”
事实:
它仍预测深度分布,但通过监督和几何约束让分布更准。
结论
- LSS、BEVDet、BEVDepth 的 2D 特征采样框架一致(均基于 LSS),但 BEVDepth 通过显式几何约束和深度监督显著提升了采样精度。
- 如果追求更高精度,BEVDepth 是更优选择;若需快速部署,BEVDet 的简化设计可能更实用。