AI Summary & Key Takeaways
AI InsightRandom Forest achieved the highest overall performance with 97.21% accuracy and 98% F1-score, followed by KNN with 96.36% accuracy and 94% F1-score.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Point-wise semantic classification of LiDAR data is challenging because point clouds are irregular and semantic classes are often highly imbalanced. This study compares Random Forest, K-Nearest Neighbors (KNN), a machine-learning multilayer perceptron (ML-MLP), a deep-learning multilayer perceptron (DL-MLP), a one-dimensional convolutional neural network (1D CNN), and PointNet Mini under a common experimental setting. The nuScenes Lidarseg-mini subset was filtered to seven classes: car, pedestrian, bus, truck, motorcycle, barrier, and bicycle rack. After label matching, class filtering, stratified splitting, normalization, and model-specific balancing, the methods were compared using accuracy and F1-score; precision, recall, and confusion matrices were used to interpret class-wise errors. Random Forest achieved the highest overall performance with 97.21% accuracy and 98% F1-score, followed by KNN with 96.36% accuracy and 94% F1-score. Among the deep-learning approaches, PointNet Mini achieved the most balanced result with 84.95% accuracy and 84.7% F1-score. The class-wise analysis showed that high recall in minority classes does not necessarily indicate reliable classification when precision remains low. Under the present data and computational constraints, classical methods provided more stable results, while PointNet Mini highlighted the benefit of point-cloud-specific architectures.
Özet
LiDAR nokta bulutlarının düzensiz yapısı ve sınıflar arasındaki örnek sayısının farklı olabilmesi, nokta bazlı semantik sınıflandırmayı güçleştirmektedir. Bu çalışmada Random Forest, K-En Yakın Komşu (KNN), makine öğrenmesi tabanlı MLP (ML-MLP), derin öğrenme tabanlı MLP (DL-MLP), bir boyutlu evrişimli sinir ağı (1B CNN) ve PointNet Mini aynı deney düzeninde karşılaştırılmıştır. nuScenes Lidarseg-mini alt kümesi araba, yaya, otobüs, kamyon, motosiklet, bariyer ve bisiklet rafı olmak üzere yedi sınıfa göre filtrelenmiştir. Etiket eşleştirme, sınıf filtreleme, katmanlı veri ayırma, normalizasyon ve modele bağlı dengeleme işlemlerinin ardından yöntemler doğruluk ve F1 skoru üzerinden karşılaştırılmış olup sınıf bazlı hata davranışları kesinlik, duyarlılık ve karışıklık matrisleriyle incelenmiştir. Random Forest %97,21 doğruluk ve %98 F1 ile en yüksek genel başarıyı, KNN ise %96,36 doğruluk ve %94 F1 ile ikinci en yüksek başarıyı elde etmiştir. Derin öğrenme yöntemleri arasında PointNet Mini %84,95 doğruluk ve %84,7 F1 ile en dengeli sonucu vermiştir. Sınıf bazlı analiz, özellikle az örnekli sınıflarda yüksek duyarlılığın düşük kesinlik ile birlikte görüldüğünde tek başına güvenilir bir başarı göstergesi olmadığını göstermiştir. Mevcut veri büyüklüğü, sınıf dağılımı ve hesaplama koşullarında klasik yöntemler daha kararlı sonuç verirken, PointNet Mini'nin başarısı düzensiz nokta kümelerine özgü mimarilerin önemini ortaya koymuştur.