自动驾驶数据集三剑客：nuScenes、nuImages 与 nuPlan 的技术矩阵与生态协同

news2025/3/15 7:32:32

1、引言

2、主要内容

2.1、定位对比：感知与规划的全维覆盖

2.2、数据与技术特性对比

2.3、技术协同：构建全栈研发生态

2.4、应用场景与评估体系

2.5、总结与展望

3、参考文献

1、引言

随着自动驾驶技术向全栈化迈进，Motional 团队构建了涵盖 3D感知、2D检测 及 规划决策 的数据集矩阵，为自动驾驶系统提供了从环境感知到行为决策的全链路支持。
nuScenes：多模态 3D 感知的行业标杆
nuImages：大规模 2D 图像标注与时空信息拓展
nuPlan：闭环验证下的长时规划与决策测试平台
三者相辅相成，形成了从单帧理解到长期决策的技术闭环，加速了自动驾驶算法的研发与落地。

nuScenes – 3D 感知标杆
- 核心任务：在复杂场景中实现多模态（激光雷达、摄像头、雷达融合）的 3D 检测与语义分割
- 数据特点：精选 1000 个场景，提供 23 类物体的 3D 边界框以及点云语义标注
nuImages – 2D 视觉的时空扩展
- 核心任务：构建大规模 2D 图像实例分割与视频理解数据集，重点覆盖长尾场景
- 数据特点：
  - 93,000 张关键帧图像（涵盖雨雪、夜间等复杂天气条件）
  - 超过 80 万实例分割标注及 10 万张语义分割（可行驶区域）
  - 每个场景配有前后 13 帧的时序图像（2Hz 采样），支持动态目标分析
nuPlan – 规划决策的闭环测试平台
- 核心任务：实现长时轨迹预测与复杂交互决策的闭环验证
- 数据特点：覆盖 1200 小时真实驾驶数据，标注包括四城交通信号及各类挑战性场景，为规划与决策算法提供丰富素材
- 项目地址：GitHub - motional/nuplan-devkit: The devkit of the nuPlan dataset.

维度	nuScenes	nuImages	nuPlan
数据规模	1000 场景（约 15 小时）	93K 张图像（覆盖 500+ 日志）	1200 小时驾驶数据
传感器配置	6 路摄像头、1 台激光雷达、5 路雷达、IMU/GPS	6 路摄像头（支持时序图像采集）	8 路摄像头、5 台激光雷达、IMU/GPS
标注重点	3D 边界框、点云语义	2D 实例/语义分割及属性标注	驾驶轨迹、地图语义、交通灯状态
场景特性	高密度交通场景（每场景 20 秒左右）	主动筛选长尾场景（雨雪、夜间等复杂条件）	自然驾驶场景（涵盖常规与极端情况）
地理覆盖	波士顿、新加坡	波士顿、新加坡（附带扩展日志）	波士顿、匹兹堡、拉斯维加斯、新加坡

感知层互补
- 2D-3D 融合预训练：利用 nuImages 丰富的实例分割标注，提升 nuScenes 3D 检测模型的泛化能力
- 时序信息融合：nuImages 提供的 13 帧时序数据有助于构建视频目标检测算法，与 nuScenes 的 2Hz 标注形成优势互补
规划层赋能
- 场景泛化素材：nuImages 中覆盖的长尾场景（如夜间行人）可为 nuPlan 提供极端情况测试数据
- 仿真环境输入：通过 nuImages 语义分割结果，构建更真实的仿真场景，提升 nuPlan 中规划算法的鲁棒性
工具链整合
- 统一数据格式：三大数据集采用相似的关系型数据库结构，有效降低多任务协同开发的门槛
- 可视化协同：结合 nuScenes 的 WebGL 查看器与 nuPlan 的 nuBoard，实现 2D/3D 数据的联动分析

nuScenes – 3D 感知核心验证平台
- 主要任务：
  - 多模态 3D 目标检测（车辆、行人等）
  - 点云语义分割（涵盖 32 类标签）
- 评估指标：mAP（3D 检测）、IoU（分割）、AMOTA（跟踪）
nuImages – 2D 视觉长尾挑战库
- 主要任务：
  - 实例分割（23 类前景目标及可行驶区域）
  - 视频目标检测（注重时序一致性）
  - 属性识别（如行人姿态、车辆状态）
- 评估指标：COCO 风格 AP（实例分割）、VPQ（视频全景质量）
nuPlan – 规划决策闭环考场
- 主要任务：
  - 无保护左转决策测试
  - 密集车流中的切入与交互决策
- 评估体系：碰撞率、乘坐舒适性（加速度/抖动）、规则遵守率等