《电子技术应用》
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基于深度生成模型的点云生成算法综述
电子技术应用
林志浩1,2,赵家池1,2,程卓1,2
1.宁波大学 信息科学与工程学院; 2.浙江省移动网应用技术重点实验室
摘要: 点云生成作为三维视觉领域的核心任务,在点云形状补全、点云上采样、点云合成等场景具有重要价值,广泛服务于自动驾驶、机器人导航及医学影像等关键领域。由于点云数据固有的无序性、稀疏性和复杂结构,传统几何建模方法难以高效生成高质量且多样化的点云样本。近年来,基于深度生成模型的点云生成技术快速发展,成为该领域的研究热点,极大地提高了点云生成的质量与效率。总结了基于深度生成模型的点云生成算法的前沿进展与当前面临的挑战,并对未来研究方向进行展望。
中图分类号:TP391.4 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257077
中文引用格式: 林志浩,赵家池,程卓. 基于深度生成模型的点云生成算法综述[J]. 电子技术应用,2026,52(2):7-14.
英文引用格式: Lin Zhihao,Zhao Jiachi,Cheng Zhuo. A survey of point cloud generation algorithms based on deep generative models[J]. Application of Electronic Technique,2026,52(2):7-14.
A survey of point cloud generation algorithms based on deep generative models
Lin Zhihao1,2,Zhao Jiachi1,2,Cheng Zhuo1,2
1.College of Information Science and Engineering, Ningbo University;2.Key Laboratory of Mobile Network Application Technology of Zhejiang Province
Abstract: As a core task in the field of 3D vision, point cloud generation plays a vital role in scenarios such as point cloud shape completion, upsampling, and synthesis. It is widely used in key application areas including autonomous driving, robot navigation, and medical imaging. Due to the inherent unordered nature, sparsity, and structural complexity of point cloud data, traditional geometric modeling methods struggle to efficiently generate high-quality and diverse point cloud samples. In recent years, point cloud generation techniques based on deep generative models have developed rapidly and become a research hotspot, significantly improving the quality and efficiency of point cloud generation. This paper reviews the latest progress and current challenges in point cloud generation algorithms based on deep generative models and discusses potential future research directions.
Key words : point cloud generation;deep generative model;generative adversarial network (GAN);variational autoencoder (VAE);normalizing flow;autoregressive model;diffusion model

引言

点云是由大量离散空间点构成的非结构化数据,能够高效表达物体或场景的三维几何结构,已广泛应用于自动驾驶[1]、机器人导航[2]、医学影像[3]等多个关键领域。近年来,激光雷达(LiDAR)、结构光扫描、ToF相机等三维传感技术的迅速发展,使高精度点云数据的获取更加便捷高效,推动了点云相关算法的研究与应用。

点云生成旨在合成具有真实感、结构完整性和几何多样性的点云样本,已成为三维视觉、计算机图形学的研究热点。生成的高质量点云样本不仅可用于数据增强、提升下游任务模型的鲁棒性,还在三维内容创作及医学手术规划等场景中具有重要价值。例如,Hu 等人[4]提出的 SG-GAN 模型从单张MRI图像生成高精度的3D脑部点云,为微创手术提供三维导航支持,提升了术中导航的准确度与可靠性。

然而,传统的点云生成算法多依赖于人工设计的几何先验与显式规则,难以有效建模复杂结构的分布特性。近年来,深度生成模型以数据驱动的新方式学习点云三维结构的潜在分布,无需人工设计几何规则,即可生成高质量样本。代表性的模型包括生成对抗网络变分自编码器、自回归模型、归一化流和扩散模型,它们在生成样本质量、多样性等方面各具优势。此外,部分研究开始探索不同生成模型的混合架构,如Diff-pcg[5]等,以进一步提升生成质量与稳定性,拓展了点云生成算法的技术边界。

本文将详细地介绍目前最新的基于深度生成模型的点云生成算法(分类如图1所示),总结当前面临的挑战,并对未来的研究方向进行简要探讨。


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作者信息:

林志浩1,2,赵家池1,2,程卓1,2

(1.宁波大学 信息科学与工程学院,浙江 宁波 315211; 

2.浙江省移动网应用技术重点实验室,浙江 宁波 315211)

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