Moving object segmentation is a crucial task for safe and reliable autonomous mobile systems like self-driving cars, improving the reliability and robustness of subsequent tasks like SLAM or path planning. While the segmentation of camera or LiDAR data is widely researched and achieves great results, it often introduces an increased latency by requiring the accumulation of temporal sequences to gain the necessary temporal context. Radar sensors overcome this problem with their ability to provide a direct measurement of a point's Doppler velocity, which can be exploited for single-scan moving object segmentation. However, radar point clouds are often sparse and noisy, making data annotation for use in supervised learning very tedious, time-consuming, and cost-intensive. To overcome this problem, we address the task of self-supervised moving object segmentation of sparse and noisy radar point clouds. We follow a two-step approach of contrastive self-supervised representation learning with subsequent supervised fine-tuning using limited amounts of annotated data. We propose a novel clustering-based contrastive loss function with cluster refinement based on dynamic points removal to pretrain the network to produce motion-aware representations of the radar data. Our method improves label efficiency after fine-tuning, effectively boosting state-of-the-art performance by self-supervised pretraining.


翻译:运动目标分割是确保自动驾驶汽车等自主移动系统安全可靠运行的关键任务,能够提升后续SLAM或路径规划等任务的可靠性与鲁棒性。尽管相机或激光雷达数据的分割研究广泛且成果显著,但通常需要累积时间序列以获取必要的时间上下文,从而引入较高的延迟。雷达传感器通过直接测量点的多普勒速度克服了这一问题,可被用于单次扫描的运动目标分割。然而,雷达点云通常具有稀疏性和噪声特性,使得用于监督学习的数据标注工作极为繁琐、耗时且成本高昂。为解决此问题,本文针对稀疏噪声雷达点云的自监督运动目标分割任务展开研究。我们采用对比自监督表征学习与有限标注数据监督微调相结合的两阶段方法,提出一种基于动态点去除的聚类优化新型对比损失函数,通过预训练使网络生成具有运动感知能力的雷达数据表征。实验表明,该方法在微调后显著提升了标签利用效率,通过自监督预训练有效突破了当前最优性能。

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