CenterFusion: Center-based Radar and Camera Fusion for 3D Object Detection 解读

paper: CenterFusion: Center-based Radar and Camera Fusion for 3D Object Detection
code: https://github.com/mrnabati/CenterFusion

0 引言

自动驾驶的感知应用中， 通常会融合多模态传感器， 如lidar和camera的融合。 单纯基于radar做感知的研究工作很少， 用radar的场景一般都是和其他传感器进行一个融合。 本文要讲的CenterFusion就是一篇融合Camera和Radar的工作。

1 方法

整体的思路也比较简单，以camera的检测结果为主， 但是单目camera的深度不太准， 而radar不仅可以提供深度信息， 还有速度信息， 因此想要把radar的这些属性给有效利用上。

那怎么才能把radar的信息给有效利用起来呢？比较容易能够想到的思路是， 先把radar的点和图像中对应的目标给关联起来， 这样每个目标就有了对应的radar点， 那就可以得到深度， 速度这些信息了。

关联的时候其实会面临2个问题：

• 1 radar测量的点在$z$维是很不准的， 甚至有时候没有$z$的信息
• 2 图像和radar点不是一对一映射的关系， 有的目标可能有多个radr点
• 3 遮挡问题。多个radar点可能对应图像中的同一个目标。

那么论文核心的东西就是为了解决上面的3个问题：
为了解决问题1 ， 提出了Pillar Expansion, 具体来说， 就是既然$z$是不准的， 绝对的$z$其实意义不大， 我们在$z$上划分出一定高度的柱子， 这样对$z$的容错性就大大提高了。

为了解决问题2和3， 提出来Frustum Association Mechanism, 基于图像有了2D的Bbox以及估计的深度， 那么Radar的点应该是落在相机中心到这个Bbox的椎体内的， 这样就可以找到目标对应的radar点了， 如果有多个radar点满足要求， 我们就取距离最近的一个就可以了。

得到目标匹配的radar点以后， 我们就提出目标的深度以及速度特征了， 把这些特征和原本基于图像提取的特征进行 一个concat操作，就完成radar特征和图像特征的融合了。

理解了基本的原理，再来看整体的网络结构就很清晰了：

2 结果

首先是跟其他方法的一个对比， 包括基于单目图像的， 基于lidar的方法：

跟上面一样， 只是具体到每一个类别的对比：

消融实验：
证明上面提到的两个模块的有效性，另外还加了FT，是数据增广的。

跟上面一样， 只是具体到每一个类别比较：

来几张检测的可视化的图， 直观地感受一下：