nuScenes数据集及mmdetection3d中的相关处理

news2024/12/28 4:42:23

1. nuScence数据集简单介绍

数据集官网：https://www.nuscenes.org

论文：https://arxiv.org/abs/1903.11027

官方github页面：GitHub - nutonomy/nuscenes-devkit: The devkit of the nuScenes dataset.

1.1 坐标系的定义

nuScence数据集共有5类坐标系，定义分别如下：

注：全局坐标系的原点位于该场景地图左上角（该信息对可视化有帮助）。

nuScenes同时也提供了各传感器与自车坐标系、自车坐标系与全局坐标系之间的坐标平移矩阵与旋转矩阵（四元数表达），以及各相机的内参矩阵。

1.2 激光雷达点云

nuScenes数据集使用32线激光雷达，垂直方向的视野为−30.67°−30.67°到10.67°10.67°，水平方向上有360°360°视野，一帧测量的次数为1086。采样频率为20Hz，但每10帧才有标注信息（这些帧称为关键帧，存储在samples文件夹中；其余无标注的帧称为非关键帧，存储在sweeps文件夹中）。每一个序列的长度约为20s。

上述数据来源：https://arxiv.org/abs/2205.13764

nuScence数据集的激光雷达点云包含5个通道，分别表示x,y,zx,y,z，强度（0~255的整数值）和激光束编号（0~31的整数）。

1.3 边界框的标注

边界框的标注信息位于全局坐标系下，包含中心位置、尺寸（顺序为w,l,hw,l,h）、角度（四元数表达）、速度、属性、包含的激光雷达/雷达点数量等。

实际标注的类别有很多。但通常，评估时考虑的10个类别如下：

2. mmdetection3d中，nuScenes数据集info文件的生成

当使用nuScenes的mini数据集时，在 mmdetection3d目录下执行：

python tools/create_data.py nuscenes --root-path $数据集根目录$ --version v1.0-mini --extra-tag nuscenes --out-dir $数据集根目录$

当使用完整数据集时，执行

python tools/create_data.py nuscenes --root-path $数据集根目录$ --version v1.0 --extra-tag nuscenes --out-dir $数据集根目录$

会在数据集根目录下生成5个文件和一个内含bin文件的文件夹。

由于mmdetection3d默认的pipeline只涉及 nuscenes_infos_train.pkl、nuscenes_infos_val.pkl 这两个文件，因此本文只讨论这两个文件的由来和内容。

2.1 `create_data.py`做了什么

与 nuscenes_infos_train.pkl、nuscenes_infos_val.pkl的生成有关的函数为nuscenes_converter.create_nuscenes_infos()函数，该函数除了使用nuScenes工具包从数据集文件中获取信息外，还对获取的信息进行了下列处理：

计算各传感器（相机、非关键帧激光雷达）到关键帧激光雷达的坐标变换矩阵（平移矩阵+旋转矩阵）：由于各传感器采样数据不完全同步，记传感器采集数据的时刻为t’t’，激光雷达采集数据的时刻为tt，则坐标变换的流程如下
将边界框速度从全局坐标系下转换到激光雷达坐标系下，得到vx,vyvx,vy。
使用nuScenes的工具包将边界框的中心位置和角度转换到激光雷达坐标系下（调用nusc.get_sample_data方法），得到中心位置cx,cy,czcx,cy,cz；将旋转角四元数转换为欧拉角，取偏航角θθ（弧度制，与xx轴的夹角）。
根据边界框内的激光雷达点数和雷达点数，计算边界框的有效性（至少包含一个激光雷达点或雷达点时有效）。
构建边界框表达：(cx,cy,cz,l,w,h,θ)(cx,cy,cz,l,w,h,θ)。
将信息整理为2.2节所述的info文件格式并保存。