点云分割-CPC算法的使用代码

时间: 2024-05-04 12:18:39 浏览: 17
CPC (Contrastive Predictive Coding) 是一种自监督学习算法,已经被广泛应用于点云分割任务中。下面是使用 CPC 算法进行点云分割的示例代码,仅供参考: ```python # 导入相关库 import torch import torch.nn as nn from torch.utils.data import DataLoader import numpy as np from sklearn.neighbors import KDTree import open3d as o3d # 定义 CPC 算法模型 class CPCModel(nn.Module): def __init__(self, input_shape, hidden_size, output_size): super(CPCModel, self).__init__() self.encoder = nn.Sequential( nn.Conv1d(input_shape[1], hidden_size, 1), nn.BatchNorm1d(hidden_size), nn.ReLU(), nn.Conv1d(hidden_size, hidden_size, 1), nn.BatchNorm1d(hidden_size), nn.ReLU(), nn.Conv1d(hidden_size, hidden_size, 1), nn.BatchNorm1d(hidden_size), nn.ReLU(), nn.Conv1d(hidden_size, hidden_size, 1), nn.BatchNorm1d(hidden_size), nn.ReLU(), nn.Conv1d(hidden_size, output_size, 1), nn.BatchNorm1d(output_size) ) def forward(self, x): return self.encoder(x) # 定义数据集类 class PointCloudDataset(torch.utils.data.Dataset): def __init__(self, point_clouds): self.point_clouds = point_clouds self.kdtrees = [KDTree(pc) for pc in point_clouds] def __len__(self): return len(self.point_clouds) def __getitem__(self, idx): pc = self.point_clouds[idx] kdtree = self.kdtrees[idx] # 随机选择两个点 idx1, idx2 = np.random.choice(len(pc), size=2, replace=False) # 获取两个点周围的点 _, idxs1 = kdtree.query(pc[idx1], k=64) _, idxs2 = kdtree.query(pc[idx2], k=64) # 将两个点及其周围的点组成一个 batch batch = np.concatenate([pc[idx1][None], pc[idx2][None], pc[idxs1], pc[idxs2]], axis=0) return batch.T # 加载点云数据并创建数据集实例 point_clouds = [o3d.io.read_point_cloud(f"point_cloud_{i}.ply").xyz for i in range(10)] dataset = PointCloudDataset(point_clouds) # 创建数据加载器 batch_size = 32 loader = DataLoader(dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) # 创建 CPC 模型和优化器 input_shape = (batch_size, 6, 64) hidden_size = 128 output_size = 128 model = CPCModel(input_shape, hidden_size, output_size) optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters()) # 训练 CPC 模型 num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): for batch in loader: batch = batch.float().transpose(1, 2) preds = model(batch) loss = -(preds[:, :, :-1] * preds[:, :, 1:]).sum(dim=-1).mean() optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() print(f"Epoch {epoch + 1}/{num_epochs}, loss={loss:.4f}") # 使用 CPC 模型进行点云分割 for i, pc in enumerate(point_clouds): # 将点云转换成 tensor pc = torch.tensor(pc).float()[None].transpose(1, 2) # 获取点云中每个点的特征向量 features = model.encoder(pc).transpose(1, 2) # 对特征向量进行聚类 kmeans = KMeans(n_clusters=2) labels = kmeans.fit_predict(features) # 将聚类结果可视化 colors = np.zeros((len(pc[0]), 3)) colors[labels == 0] = [1, 0, 0] colors[labels == 1] = [0, 1, 0] pcd = o3d.geometry.PointCloud() pcd.points = o3d.utility.Vector3dVector(pc[0].numpy()) pcd.colors = o3d.utility.Vector3dVector(colors) o3d.visualization.draw_geometries([pcd]) ``` 需要注意的是,上述代码中使用了 Open3D 库进行点云的读取和可视化,可以根据需求进行替换。此外,为了简化示例代码,上述代码中使用了 KMeans 算法进行聚类,实际应用中应根据需求选择适合的聚类算法。

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