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LiDAR/自己教師あり学習arXiv:2603.19936

LIORNet: 悪天候下の自動運転のための自己教師ありLiDAR除雪フレームワーク

LIORNet: Self-Supervised LiDAR Snow Removal Framework for Autonomous Driving under Adverse Weather Conditions

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雪などの悪天候でLiDAR点群に混入するノイズを、物理的・統計的手がかりから生成した擬似ラベルを用いた自己教師あり学習で除去するフレームワークを提案した。

詳しい要約

1. どんなもの?

- LiDAR点群から雪ノイズを除去するself-supervised framework「LIORNet」を提案。 - U-Net++ backboneを採用し、人手アノテーション不要でノイズと環境構造を識別。 - 悪天候下のautonomous drivingやroboticsにおけるLiDAR perceptionの信頼性向上を目的とする。

2. 先行研究と比べてどこがすごい?

- 従来のdistance-based filterは有効な物体点とノイズの区別が困難。 - intensity-based filterは固定閾値に依存し環境変化への適応性が低い。 - learning-based手法はアノテーションコスト、汎化性、計算負荷の問題がある。 - LIORNetはこれら3パラダイムの強みを統合し、欠点を排除。

3. 技術・手法の肝は?

- U-Net++ backboneを基盤とする。 - 複数の物理・統計的手がかりからpseudo-labelを生成するself-supervised learning戦略を採用。 - 手がかりにはrange-dependent intensity threshold、snow reflectivity、point sparsity、sensing range constraintが含まれる。 - これにより手動アノテーションなしで雪ノイズと環境構造を区別。

4. どうやって有効だと検証した?

- WADSおよびCADCデータセットで広範な実験を実施。 - LIORNetはstate-of-the-art filtering algorithmsと比較し、精度とruntimeの両方で優位。 - 重要な環境特徴を保持できることを示した。

5. 議論はある?

- 極端な気象下でのLiDAR perceptionに対する実用的で堅牢な解決策として位置づけ。 - autonomous drivingシステムへのリアルタイム展開の可能性が高いと主張。 - 具体的な限界や失敗ケース、計算コストの詳細は要旨からは不明。

6. 次に読むべき論文は?

- 要旨で参照/比較されているのはdistance-based filters、intensity-based filters、learning-based methods、U-Net++、WADS、CADC。 - 関連手法としてLiDAR snow removalやpoint cloud denoising、self-supervised learning for point cloudsの研究が次に読むべき候補。 - 具体的な論文名は要旨からは不明。

※ AIが要旨から生成した要約です。正確性は原文をご確認ください。

著者: Ji-il Park, Inwook Shim

分類: cs.CV, cs.RO

原文アブストラクト

LiDAR sensors provide high-resolution 3D perception and long-range detection, making them indispensable for autonomous driving and robotics. However, their performance significantly degrades under adverse weather conditions such as snow, rain, and fog, where spurious noise points dominate the point cloud and lead to false perception. To address this problem, various approaches have been proposed: distance-based filters exploiting spatial sparsity, intensity-based filters leveraging reflectance distributions, and learning-based methods that adapt to complex environments. Nevertheless, distance-based methods struggle to distinguish valid object points from noise, intensity-based methods often rely on fixed thresholds that lack adaptability to changing conditions, and learning-based methods suffer from the high cost of annotation, limited generalization, and computational overhead. In this study, we propose LIORNet, which eliminates these drawbacks and integrates the strengths of all three paradigms. LIORNet is built upon a U-Net++ backbone and employs a self-supervised learning strategy guided by pseudo-labels generated from multiple physical and statistical cues, including range-dependent intensity thresholds, snow reflectivity, point sparsity, and sensing range constraints. This design enables LIORNet to distinguish noise points from environmental structures without requiring manual annotations, thereby overcoming the difficulty of snow labeling and the limitations of single-principle approaches. Extensive experiments on the WADS and CADC datasets demonstrate that LIORNet outperforms state-of-the-art filtering algorithms in both accuracy and runtime while preserving critical environmental features. These results highlight LIORNet as a practical and robust solution for LiDAR perception in extreme weather, with strong potential for real-time deployment in autonomous driving systems.

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