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Título: Navigating on adverse weather: enhancing LiDAR-based detection with the DBSPRY dataset
Título(s) alternativo(s): Navegação em clima adverso: melhorando a detecção por LiDAR com o dataset DBSPRY
Autor(es): Trevisol, Heitor Derder
Orientador(es): Nassu, Bogdan Tomoyuki
Palavras-chave: Veículos autônomos
Detectores - Fatores climáticos
Sistemas inteligentes de veículos rodoviários
Automated vehicles
Detectors - Climatic factors
Intelligent transportation systems
Data do documento: 21-Nov-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: TREVISOL, Heitor Derder. Navigating on adverse weather: enhancing LiDAR-based detection with the DBSPRY dataset. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Computação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.
Resumo: Veículos autônomos dependem de sensores como os de câmera, LiDAR e RADAR para navegar em seus arredores. No entanto, condições climáticas adversas como neve, chuva e neblina apresentam desafios significativos para os sistemas de percepção baseados em LiDAR. A falta de datasets que representem essas condições dificulta o desenvolvimento, teste e aprimoramento de sistemas de detecção capazes de lidar com cenários climáticos adversos de maneira eficaz. Para enfrentar esse problema, apresentamos o dataset DBSPRY, projetado especificamente para cenários envolvendo spray levantado por veículos que trafegam em superfícies molhadas. Este dataset contém vários cenários repetidos em diferentes configurações, oferecendo dados sobre condições de estrada seca e molhada, diversas velocidades, tipos de veículos e diferentes situações. Três detectores de nuvem de pontos distintos foram avaliados usando os datasets ONCE e DBSPRY. Além disso, realizamos uma análise do impacto do spray nas detecções de LiDAR. Nossos resultados indicam que a incorporação de nosso dataset levou a uma melhoria significativa na precisão de detecção de todos os modelos em comparação com a linha de base, destacando a importância de cenários e objetos diversificados no treinamento. Embora todos os modelos tenham tido bom desempenho em condições ótimas, foi dectado quedas de aproximadamente 5% na acurácia em condições de chuva e spray. Entre os modelos, o CenterPoint demonstrou o melhor desempenho, mantendo alta precisão mesmo em condições adversas, seguido pelo PV-RCNN e PointPillar, ambos com mais de 80% de precisão.
Abstract: Autonomous vehicles rely on camera sensors, LiDAR, and RADAR sensors to navigate their surroundings. However, adverse weather conditions like snow, rain, and fog present significant challenges for LiDAR-based perception systems. The lack of datasets representing these conditions hinders the development, testing, and enhancement of detection systems capable of handling adverse weather scenarios effectively. To tackle this issue, we introduce the DBSPRY dataset, which is specifically designed for scenarios involving spray kicked up from vehicles traveling on wet surfaces. This dataset contains multiple scenarios repeated in different settings, offering data on dry and wet road conditions, various speeds, types of vehicles, and different situations. Three different point cloud detectors were assessed using the ONCE and DBSPRY datasets. Additionally, we conducted an analysis of the impact of spray on LiDAR detections. Our findings indicate that incorporating our dataset led to a significant improvement in the detection accuracy of all models compared to the baseline, underscoring the importance of diverse training scenarios and objects. While all models performed well under optimal conditions, their accuracy decreased by approximately 5% in rainy and spray conditions. Among the models, CenterPoint demonstrated the best performance, maintaining high accuracy even in adverse weather, followed by PV-RCNN and PointPillar, both of which achieved over 80% accuracy.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39133
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