Surround-view fisheye perception under valet parking scenes is fundamental and crucial in autonomous driving. Environmental conditions in parking lots perform differently from the common public datasets, such as imperfect light and opacity, which substantially impacts on perception performance. Most existing networks based on public datasets may generalize suboptimal results on these valet parking scenes, also affected by the fisheye distortion. In this article, we introduce a new large-scale fisheye dataset called Fisheye Parking Dataset(FPD) to promote the research in dealing with diverse real-world surround-view parking cases. Notably, our compiled FPD exhibits excellent characteristics for different surround-view perception tasks. In addition, we also propose our real-time distortion-insensitive multi-task framework Fisheye Perception Network (FPNet), which improves the surround-view fisheye BEV perception by enhancing the fisheye distortion operation and multi-task lightweight designs. Extensive experiments validate the effectiveness of our approach and the dataset's exceptional generalizability.
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Compared to typical multi-sensor systems, monocular 3D object detection has attracted much attention due to its simple configuration. However, there is still a significant gap between LiDAR-based and monocular-based methods. In this paper, we find that the ill-posed nature of monocular imagery can lead to depth ambiguity. Specifically, objects with different depths can appear with the same bounding boxes and similar visual features in the 2D image. Unfortunately, the network cannot accurately distinguish different depths from such non-discriminative visual features, resulting in unstable depth training. To facilitate depth learning, we propose a simple yet effective plug-and-play module, One Bounding Box Multiple Objects (OBMO). Concretely, we add a set of suitable pseudo labels by shifting the 3D bounding box along the viewing frustum. To constrain the pseudo-3D labels to be reasonable, we carefully design two label scoring strategies to represent their quality. In contrast to the original hard depth labels, such soft pseudo labels with quality scores allow the network to learn a reasonable depth range, boosting training stability and thus improving final performance. Extensive experiments on KITTI and Waymo benchmarks show that our method significantly improves state-of-the-art monocular 3D detectors by a significant margin (The improvements under the moderate setting on KITTI validation set are $\mathbf{1.82\sim 10.91\%}$ mAP in BEV and $\mathbf{1.18\sim 9.36\%}$ mAP in 3D}. Codes have been released at https://github.com/mrsempress/OBMO.
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以视觉为中心的BEV感知由于其固有的优点,最近受到行业和学术界的关注,包括展示世界自然代表和融合友好。随着深度学习的快速发展,已经提出了许多方法来解决以视觉为中心的BEV感知。但是,最近没有针对这个小说和不断发展的研究领域的调查。为了刺激其未来的研究,本文对以视觉为中心的BEV感知及其扩展进行了全面调查。它收集并组织了最近的知识,并对常用算法进行了系统的综述和摘要。它还为几项BEV感知任务提供了深入的分析和比较结果,从而促进了未来作品的比较并激发了未来的研究方向。此外,还讨论了经验实现细节并证明有利于相关算法的开发。
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在鸟眼中学习强大的表现(BEV),以进行感知任务,这是趋势和吸引行业和学术界的广泛关注。大多数自动驾驶算法的常规方法在正面或透视视图中执行检测,细分,跟踪等。随着传感器配置变得越来越复杂,从不同的传感器中集成了多源信息,并在统一视图中代表功能至关重要。 BEV感知继承了几个优势,因为代表BEV中的周围场景是直观和融合友好的。对于BEV中的代表对象,对于随后的模块,如计划和/或控制是最可取的。 BEV感知的核心问题在于(a)如何通过从透视视图到BEV来通过视图转换来重建丢失的3D信息; (b)如何在BEV网格中获取地面真理注释; (c)如何制定管道以合并来自不同来源和视图的特征; (d)如何适应和概括算法作为传感器配置在不同情况下各不相同。在这项调查中,我们回顾了有关BEV感知的最新工作,并对不同解决方案进行了深入的分析。此外,还描述了该行业的BEV方法的几种系统设计。此外,我们推出了一套完整的实用指南,以提高BEV感知任务的性能,包括相机,激光雷达和融合输入。最后,我们指出了该领域的未来研究指示。我们希望该报告能阐明社区,并鼓励对BEV感知的更多研究。我们保留一个活跃的存储库来收集最新的工作,并在https://github.com/openperceptionx/bevperception-survey-recipe上提供一包技巧的工具箱。
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摄像机是自动化驱动系统中的主要传感器。它们提供高信息密度,并对检测为人类视野提供的道路基础设施线索最优。环绕式摄像机系统通常包括具有190 {\ DEG} +视野的四个鱼眼相机,覆盖在车辆周围的整个360 {\ DEG}集中在近场传感上。它们是低速,高精度和近距离传感应用的主要传感器,如自动停车,交通堵塞援助和低速应急制动。在这项工作中,我们提供了对这种视觉系统的详细调查,在可以分解为四个模块化组件的架构中,设置调查即可识别,重建,重建和重组。我们共同称之为4R架构。我们讨论每个组件如何完成特定方面,并提供一个位置论证,即它们可以协同组织以形成用于低速自动化的完整感知系统。我们通过呈现来自以前的作品的结果,并通过向此类系统提出架构提案来支持此参数。定性结果在视频中呈现在HTTPS://youtu.be/ae8bcof7777uy中。
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单眼3D对象检测旨在将3D边界框本地化在输入单个2D图像中。这是一个非常具有挑战性的问题并且仍然是开放的,特别是当没有额外的信息时(例如,深度,激光雷达和/或多帧)可以利用训练和/或推理。本文提出了一种对单眼3D对象检测的简单而有效的配方,而无需利用任何额外信息。它介绍了从训练中学习单眼背景的单片方法,以帮助单目3D对象检测。关键的想法是,通过图像中的对象的注释3D边界框,在训练中有一个丰富的良好的投影2D监控信号,例如投影的角键点及其相关联的偏移向量相对于中心在2D边界框中,应该被开发为培训中的辅助任务。拟议的单一的单一的机动在衡量标准理论中的克拉默 - Wold定理在高水平下。在实施中,它利用非常简单的端到端设计来证明学习辅助单眼环境的有效性,它由三个组成组成:基于深度神经网络(DNN)的特征骨干,一些回归头部分支用于学习用于3D边界框预测的基本参数,以及用于学习辅助上下文的许多回归头分支。在训练之后,丢弃辅助上下文回归分支以获得更好的推理效率。在实验中,拟议的单一组在基蒂基准(汽车,Pedestrain和骑自行车的人)中测试。它超越了汽车类别上排行榜中的所有现有技术,并在准确性方面获得了行人和骑自行车者的可比性。由于简单的设计,所提出的单控制方法在比较中获得了38.7 FP的最快推断速度
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由于LIDAR传感器捕获的精确深度信息缺乏准确的深度信息,单眼3D对象检测是一个关键而挑战的自主驾驶任务。在本文中,我们提出了一种立体引导的单目3D对象检测网络,称为SGM3D,其利用立体图像提取的鲁棒3D特征来增强从单眼图像中学到的特征。我们创新地研究了多粒度域适配模块(MG-DA)以利用网络的能力,以便仅基于单手套提示产生立体模拟功能。利用粗均衡特征级以及精细锚级域适配,以引导单眼分支。我们介绍了一个基于IOO匹配的对齐模块(iou-ma),用于立体声和单眼域之间的对象级域适应,以减轻先前阶段中的不匹配。我们对最具挑战性的基蒂和Lyft数据集进行了广泛的实验,并实现了新的最先进的性能。此外,我们的方法可以集成到许多其他单眼的方法中以提高性能而不引入任何额外的计算成本。
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3D object detection is an essential task in autonomous driving. Recent techniques excel with highly accurate detection rates, provided the 3D input data is obtained from precise but expensive LiDAR technology. Approaches based on cheaper monocular or stereo imagery data have, until now, resulted in drastically lower accuracies -a gap that is commonly attributed to poor image-based depth estimation. However, in this paper we argue that it is not the quality of the data but its representation that accounts for the majority of the difference. Taking the inner workings of convolutional neural networks into consideration, we propose to convert image-based depth maps to pseudo-LiDAR representations -essentially mimicking the LiDAR signal. With this representation we can apply different existing LiDAR-based detection algorithms. On the popular KITTI benchmark, our approach achieves impressive improvements over the existing state-of-the-art in image-based performance -raising the detection accuracy of objects within the 30m range from the previous state-of-the-art of 22% to an unprecedented 74%. At the time of submission our algorithm holds the highest entry on the KITTI 3D object detection leaderboard for stereo-image-based approaches. Our code is publicly available at https: //github.com/mileyan/pseudo_lidar.
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配备摄像机的无人机可以显着增强人类在3D空间中具有显着的可操作性,从而使人类感知世界的能力。具有讽刺意味的是,无人机的对象检测始终是在2D图像空间中进行的,这从根本上限制了其理解3D场景的能力。此外,由于缺乏变形模型,无法直接应用于为自动驾驶开发的现有3D对象检测方法,这对于具有敏感变形和小物体的遥远空中透视至关重要。为了填补空白,这项工作提出了一个名为DVDET的双视检测系统,以在2D图像空间和3D物理空间中实现空中单眼对象检测。为了解决严重的视图变形问题,我们提出了一个可训练的可训练的可训练的转换模块,该模块可以从无人机的角度正确地扭曲信息到BEV。与汽车的单眼方法相比,我们的转换包括一个可学习的可变形网络,可显式修改严重的偏差。为了应对数据集挑战,我们提出了一个名为AM3D-SIM的新的大规模模拟数据集,该数据集由AirSim和Carla的共模制成,以及一个名为AM3D-REAL的新的现实世界空中数据集,由DJI Matrice 300 RTK收集,在两个数据集中,都提供了3D对象检测的高质量注释。广泛的实验表明,i)空中单眼3D对象检测是可行的; ii)在仿真数据集中预先训练的模型受益于现实世界的性能,iii)DVDET也有益于汽车的单眼3D对象检测。为了鼓励更多的研究人员调查该领域,我们将在https://sjtu-magic.github.io/dataset/am3d/中发布数据集和相关代码。
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Recently, over-height vehicle strike frequently occurs, causing great economic cost and serious safety problems. Hence, an alert system which can accurately discover any possible height limiting devices in advance is necessary to be employed in modern large or medium sized cars, such as touring cars. Detecting and estimating the height limiting devices act as the key point of a successful height limit alert system. Though there are some works research height limit estimation, existing methods are either too computational expensive or not accurate enough. In this paper, we propose a novel stereo-based pipeline named SHLE for height limit estimation. Our SHLE pipeline consists of two stages. In stage 1, a novel devices detection and tracking scheme is introduced, which accurately locate the height limit devices in the left or right image. Then, in stage 2, the depth is temporally measured, extracted and filtered to calculate the height limit device. To benchmark the height limit estimation task, we build a large-scale dataset named "Disparity Height", where stereo images, pre-computed disparities and ground-truth height limit annotations are provided. We conducted extensive experiments on "Disparity Height" and the results show that SHLE achieves an average error below than 10cm though the car is 70m away from the devices. Our method also outperforms all compared baselines and achieves state-of-the-art performance. Code is available at https://github.com/Yang-Kaixing/SHLE.
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雷达和摄像机多模式融合的环境感知对于自动驾驶至关重要,以提高准确性,完整性和稳健性。本文着重于如何利用毫米波(MMW)雷达和相机传感器融合进行3D对象检测。提出了一种新的方法,该方法在提出了更好的特征表示形式下意识到在鸟眼视图(BEV)下的特征级融合。首先,将雷达特征通过时间积累增强,并发送到时间空间编码器以进行雷达特征提取。同时,通过图像骨干和颈部模型获得了适应各种空间尺度的多尺度图像2D特征。然后,将图像功能转换为使用设计的视图变压器。此外,这项工作将多模式特征与称为点融合和ROI融合的两阶段融合模型融合在一起。最后,检测头会回归对象类别和3D位置。实验结果表明,所提出的方法在最重要的检测指标,平均平均精度(MAP)和NUSCENES检测分数(NDS)下实现了最先进的性能。
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下一代高分辨率汽车雷达(4D雷达)可以提供额外的高程测量和较密集的点云,从而在自动驾驶中具有3D传感的巨大潜力。在本文中,我们介绍了一个名为TJ4Dradset的数据集,其中包括4D雷达点用于自动驾驶研究。该数据集是在各种驾驶场景中收集的,连续44个序列中总共有7757个同步帧,这些序列用3D边界框和轨道ID很好地注释。我们为数据集提供了基于4D雷达的3D对象检测基线,以证明4D雷达点云的深度学习方法的有效性。可以通过以下链接访问数据集:https://github.com/tjradarlab/tj4dradset。
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我们提出了DeepFusion,这是一种模块化的多模式结构,可在不同组合中以3D对象检测为融合激光雷达,相机和雷达。专门的功能提取器可以利用每种模式,并且可以轻松交换,从而使该方法变得简单而灵活。提取的特征被转化为鸟眼视图,作为融合的共同表示。在特征空间中融合方式之前,先进行空间和语义对齐。最后,检测头利用丰富的多模式特征,以改善3D检测性能。 LIDAR相机,激光摄像头雷达和摄像头融合的实验结果显示了我们融合方法的灵活性和有效性。在此过程中,我们研究了高达225米的遥远汽车检测的很大程度上未开发的任务,显示了激光摄像机融合的好处。此外,我们研究了3D对象检测的LIDAR点所需的密度,并在对不利天气条件的鲁棒性示例中说明了含义。此外,对我们的摄像头融合的消融研究突出了准确深度估计的重要性。
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Recently, Bird's-Eye-View (BEV) representation has gained increasing attention in multi-view 3D object detection, which has demonstrated promising applications in autonomous driving. Although multi-view camera systems can be deployed at low cost, the lack of depth information makes current approaches adopt large models for good performance. Therefore, it is essential to improve the efficiency of BEV 3D object detection. Knowledge Distillation (KD) is one of the most practical techniques to train efficient yet accurate models. However, BEV KD is still under-explored to the best of our knowledge. Different from image classification tasks, BEV 3D object detection approaches are more complicated and consist of several components. In this paper, we propose a unified framework named BEV-LGKD to transfer the knowledge in the teacher-student manner. However, directly applying the teacher-student paradigm to BEV features fails to achieve satisfying results due to heavy background information in RGB cameras. To solve this problem, we propose to leverage the localization advantage of LiDAR points. Specifically, we transform the LiDAR points to BEV space and generate the foreground mask and view-dependent mask for the teacher-student paradigm. It is to be noted that our method only uses LiDAR points to guide the KD between RGB models. As the quality of depth estimation is crucial for BEV perception, we further introduce depth distillation to our framework. Our unified framework is simple yet effective and achieves a significant performance boost. Code will be released.
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由于缺乏深度信息,单眼3D对象检测在自主驾驶中非常具有挑战性。本文提出了一种基于多尺度深度分层的单眼单目眼3D对象检测算法,它使用锚定方法检测每像素预测中的3D对象。在所提出的MDS-Net中,开发了一种新的基于深度的分层结构,以通过在对象的深度和图像尺寸之间建立数学模型来改善网络的深度预测能力。然后开发出新的角度损耗功能,以进一步提高角度预测的精度并提高训练的收敛速度。最终在后处理阶段最终应用优化的软,以调整候选盒的置信度。基蒂基准测试的实验表明,MDS-Net在3D检测中优于现有的单目3D检测方法,并在满足实时要求时进行3D检测和BEV检测任务。
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In this paper we propose to exploit multiple related tasks for accurate multi-sensor 3D object detection. Towards this goal we present an end-to-end learnable architecture that reasons about 2D and 3D object detection as well as ground estimation and depth completion. Our experiments show that all these tasks are complementary and help the network learn better representations by fusing information at various levels. Importantly, our approach leads the KITTI benchmark on 2D, 3D and bird's eye view object detection, while being real-time. * Equal contribution.† Work done as part of Uber AI Residency program.
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3D对象检测是各种实际应用所需的重要功能,例如驾驶员辅助系统。单眼3D检测作为基于图像的方法的代表性的常规设置,提供比依赖Lidars的传统设置更经济的解决方案,但仍然产生不令人满意的结果。本文首先提出了对这个问题的系统研究。我们观察到,目前的单目3D检测可以简化为实例深度估计问题:不准确的实例深度阻止所有其他3D属性预测改善整体检测性能。此外,最近的方法直接估计基于孤立的实例或像素的深度,同时忽略不同对象的几何关系。为此,我们在跨预测对象构建几何关系图,并使用该图来促进深度估计。随着每个实例的初步深度估计通常在这种不均匀的环境中通常不准确,我们纳入了概率表示以捕获不确定性。它提供了一个重要的指标,以确定自信的预测并进一步引导深度传播。尽管基本思想的简单性,但我们的方法,PGD对基蒂和NUSCENES基准的显着改进,尽管在所有单眼视觉的方法中实现了第1个,同时仍保持实时效率。代码和模型将在https://github.com/open-mmlab/mmdetection3d发布。
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我们介绍了MGNET,这是一个多任务框架,用于单眼几何场景。我们将单眼几何场景的理解定义为两个已知任务的组合:全景分割和自我监管的单眼深度估计。全景分段不仅在语义上,而且在实例的基础上捕获完整场景。自我监督的单眼深度估计使用摄像机测量模型得出的几何约束,以便从单眼视频序列中测量深度。据我们所知,我们是第一个在一个模型中提出这两个任务的组合的人。我们的模型专注于低潜伏期,以实时在单个消费级GPU上实时提供快速推断。在部署过程中,我们的模型将产生密集的3D点云,其中具有来自单个高分辨率摄像头图像的实例意识到语义标签。我们对两个流行的自动驾驶基准(即CityScapes and Kitti)评估了模型,并在其他能够实时的方法中表现出竞争性能。源代码可从https://github.com/markusschoen/mgnet获得。
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LIDAR的准确3D对象检测对于自动驾驶至关重要。现有的研究全都基于平坦的假设。但是,实际的道路可能会在陡峭的部分中很复杂,从而打破了前提。在这种情况下,当前方法由于难以正确检测到倾斜的地形上的物体而受到性能降解。在这项工作中,我们提出了DET6D,这是第一个没有空间和姿势局限性的自由度3D对象检测器,以改善地形鲁棒性。我们通过建立在整个空间范围内检测对象的能力来选择基于点的框架。为了预测包括音高和滚动在内的全程姿势,我们设计了一个利用当地地面约束的地面方向分支。鉴于长尾非平板场景数据收集和6D姿势注释的难度,我们提出了斜坡,这是一种数据增强方法,用于从平面场景中记录的现有数据集中合成非平板地形。各种数据集的实验证明了我们方法在不同地形上的有效性和鲁棒性。我们进一步进行了扩展实验,以探索网络如何预测两个额外的姿势。提出的模块是现有基于点的框架的插件。该代码可在https://github.com/hitsz-nrsl/de6d上找到。
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鉴于其经济性与多传感器设置相比,从单眼输入中感知的3D对象对于机器人系统至关重要。它非常困难,因为单个图像无法提供预测绝对深度值的任何线索。通过双眼方法进行3D对象检测,我们利用了相机自我运动提供的强几何结构来进行准确的对象深度估计和检测。我们首先对此一般的两视案例进行了理论分析,并注意两个挑战:1)来自多个估计的累积错误,这些估计使直接预测棘手; 2)由静态摄像机和歧义匹配引起的固有难题。因此,我们建立了具有几何感知成本量的立体声对应关系,作为深度估计的替代方案,并以单眼理解进一步补偿了它,以解决第二个问题。我们的框架(DFM)命名为深度(DFM),然后使用已建立的几何形状将2D图像特征提升到3D空间并检测到其3D对象。我们还提出了一个无姿势的DFM,以使其在摄像头不可用时可用。我们的框架在Kitti基准测试上的优于最先进的方法。详细的定量和定性分析也验证了我们的理论结论。该代码将在https://github.com/tai-wang/depth-from-motion上发布。
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