مجموعة بيانات العمق KITTI#
مجموعة بيانات KITTI هي معيار واقعي خارجي للقيادة الذاتية تم التقاطه من مركبة متحركة في مدينة كارلسروه وما حولها. بالنسبة لـ تقدير العمق أحادي العين، يتم اشتقاق العمق الفعلي (المرجعي) من ماسح LiDAR من نوع Velodyne HDL-64 ويتم جعله أكثر كثافة باستخدام طريقة Uhrig et al. 2017. تظل خرائط العمق الناتجة متفرقة، حيث يحمل ما يقريب من 16-20% من وحدات البكسل قيمة عمق صالحة. تُعد KITTI المصدر الخارجي الحقيقي الوحيد طويل المدى في مزيج التدريب المسبق لـ YOLO26-Depth وتعمل أيضاً كمعيار تقييم KITTI Eigen.
الميزات الرئيسية#
- مشاهد قيادة حقيقية في الهواء الطلق بأعماق تمتد إلى حوالي 80 متراً، وهي أبعد بكثير من النطاق الداخلي المعتاد.
- تم الحصول على العمق الفعلي من جهاز Velodyne HDL-64 LiDAR وجعله أكثر كثافة باستخدام نهج Sparsity Invariant CNNs المقدم من Uhrig وآخرين في عام 2017.
- إشراف متفرق: حوالي 16–20% فقط من البكسلات لكل صورة تحمل قيمة عمق صالحة؛ يتم إخفاء البكسلات غير الصالحة من الخسارة والمقاييس.
- توفّر أزواج الصور المجسمة (اليسرى
image_02واليمنىimage_03) وجهات نظر إضافية للتدريب. - يتم تخزين قيم العمق كـ
.npyمصفوفات float32 بالأمتار، وفقاً لـ تنسيق مجموعة بيانات عمق Ultralytics.
هيكل مجموعة البيانات#
بيانات عمق KITTI المستخدمة من قبل Ultralytics مقسمة إلى مجموعتين فرعيتين:
- مجموعة بيانات التدريب: 55,198 صورة (اليسار
image_02واليمينimage_03). يتم استبعاد جميع قيادة الاختبار الـ 28 لـ KITTI Eigen من التدريب للحفاظ على عدالة التقييم. - مجموعة بيانات التقييم: مجموعة اختبار KITTI Eigen — إطارات الكاميرا اليسرى البالغ عددها 652 والتي تحتوي على حقيقة أرضية محسنة. يستخدم التقييم حد أقصى للعمق يبلغ 80 مترًا ومحاذاة وسيطة (حسب المقياس فقط) بين التنبؤات والحقيقة الأرضية.
يصل نطاق العمق إلى حوالي 80 متراً، ويقوم ملف YAML الخاص بمجموعة البيانات (depth-kitti.yaml) بتعيين max_depth: 80 بناءً على ذلك.
الدور في YOLO26-Depth#
توفر KITTI الإشراف الوحيد الحقيقي طويل المدى في الهواء الطلق في مزيج التدريب المسبق لـ YOLO26-Depth، مما يكمل المصادر الداخلية في الغالب. كما أنها معيار KITTI Eigen القياسي للإبلاغ عن دقة العمق في مشاهد القيادة.
تعتبر KITTI مثالاً رئيسياً على سبب عدم تقييد رأس العمق (وضع log): فالحد الأقصى الثابت للإخراج البالغ 10 أمتار لا يمكنه تمثيل مشاهد قيادة لمسافة 80 متراً. راجع صفحة مهمة العمق للحصول على تفاصيل حول نطاق إخراج الرأس ومعالجة max_depth.
النتائج#
دقة KITTI Eigen لـ delta1 حسب حجم النموذج (القيمة الأعلى تشير إلى أداء أفضل):
| النموذج | KITTI Eigen δ1 |
|---|---|
| YOLO26n-Depth | 0.878 |
| YOLO26s-Depth | 0.879 |
| YOLO26m-Depth | 0.913 |
| YOLO26l-Depth | 0.926 |
| YOLO26x-Depth | 0.932 |
تم القياس على التقسيم الأساسي المكون من 652 إطارًا باستخدام imgsz=768 و rect=False. فهي غير قابلة للمقارنة بشكل مباشر مع أرقام KITTI المنشورة: يمد التقسيم كل صورة لتصبح مربعة الشكل imgsz ويعيد أخذ عينات الأقرب للحقيقة الأرضية المتناثرة عليها، حيث يقوم مقيمو المرجع بدلاً من ذلك بتغيير حجم التنبؤ مرة أخرى إلى دقة الحقيقة الأرضية الأصلية؛ يقوم DepthMetrics بإخفاء الحقيقة الأرضية مقابل max_depth حيث يخفي بروتوكول الحقيقة الأرضية المُحسَّنة gt > 0 ويضع حدًا أقصى للتنبؤ فقط؛ وهو يجمع كل بكسل صالح للتقسيم بدلاً من حساب متوسط مقياس كل صورة; وتم تدريب الأوزان المُصدرة بالتقسيم السابق، والذي وضع 72 من إطارات الاختبار هذه في مجموعة التدريب.
YAML مجموعة البيانات#
يستخدم ملف YAML (Yet Another Markup Language) لتحديد تكوين مجموعة البيانات. يحتوي الملف على معلومات حول مسارات مجموعة البيانات، والفئات، ومعلومات أخرى ذات صلة مثل العمق الأقصى.
# Ultralytics 🚀 AGPL-3.0 License - https://ultralytics.com/license
# KITTI dataset for monocular depth estimation — real outdoor driving, Velodyne HDL-64 LiDAR (densified), sparse, up to ~80 m
# Documentation: https://docs.ultralytics.com/datasets/depth/kitti
# Example usage: yolo depth train data=depth-kitti.yaml model=yolo26n-depth.pt
# parent
# ├── ultralytics
# └── datasets
# └── depth-kitti ← downloads here (~190 GB archives, ~140 GB converted)
# ├── images/{train,val} # RGB images
# └── depth/{train,val} # paired *.npy, float32 meters (images/ -> depth/)
# If an interrupted download leaves a partial dataset, delete the depth-kitti dir and re-run to rebuild it.
# The download only runs when the val images are missing (train is never checked), so a depth-kitti dir
# built before this split fix keeps the old split until it is deleted and rebuilt.
path: depth-kitti # dataset root dir (relative to Ultralytics settings 'datasets_dir')
train: images/train # train images (relative to 'path') 55198 images
val: images/val # val images (relative to 'path') 652 images (KITTI Eigen test split, left camera)
max_depth: 80 # (m) maximum valid depth; GT beyond this is excluded from val metrics
nc: 1
names:
0: depth
channels: 3
# Download script/URL (optional)
download: |
import shutil
from pathlib import Path
import cv2
import numpy as np
from ultralytics.utils import TQDM
from ultralytics.utils.downloads import download
# The 28 KITTI Eigen test scenes as "<drive> <frame indices>" -> val; every other annotated drive -> train. val is
# the 697-frame Eigen et al. (NeurIPS 2014) test split restricted to frames with improved GT here: 652 left-camera.
EIGEN_TEST = """
2011_09_26_drive_0002 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 69
2011_09_26_drive_0009 16 32 48 64 80 96 112 128 144 160 176 196 212 228 244 260 276 292 308 324 340 356 372 388
2011_09_26_drive_0013 5 10 20 30 35 40 45 50 60 65 70 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135
2011_09_26_drive_0020 6 9 12 15 18 21 27 33 36 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78
2011_09_26_drive_0023 18 36 54 72 90 108 126 144 162 180 198 216 252 270 288 306 324 342 360 378 396 414 432 450 468
2011_09_26_drive_0027 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 77 84 91 98 112 119 126 133 140 147 161 168 175 182
2011_09_26_drive_0029 14 28 42 56 70 84 98 112 126 140 154 168 182 196 268 296 310 324 338 352 366 380 394 408
2011_09_26_drive_0036 32 64 96 128 160 192 224 256 288 320 352 384 416 448 480 512 544 576 608 640 672 704 768
2011_09_26_drive_0046 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115
2011_09_26_drive_0048 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
2011_09_26_drive_0052 6 8 10 12 14 16 18 20 22 26 28 30 32 36 38 40 42 44 46 48 50 52
2011_09_26_drive_0056 11 22 33 44 55 66 77 88 99 110 121 143 154 165 176 187 198 209 220 231 242 253 264 275 286
2011_09_26_drive_0059 14 28 42 56 70 84 98 112 126 140 154 182 196 210 224 238 274 288 302 316 330 344 358
2011_09_26_drive_0064 22 44 66 88 110 154 176 198 220 242 264 286 308 330 352 374 396 418 440 462 484 506 528 550
2011_09_26_drive_0084 49 62 75 88 101 114 127 140 153 179 192 205 218 231 244 257 270 283 296 309 322 335 348 361 374
2011_09_26_drive_0086 7 34 61 88 115 142 169 196 223 250 277 304 331 358 385 412 439 466 493 520 574 601 628 655 682
2011_09_26_drive_0093 16 32 48 64 80 96 112 128 144 160 176 192 208 224 240 256 305 321 337 353 369 385 401 417
2011_09_26_drive_0096 19 38 57 76 95 114 133 152 171 190 209 228 247 266 285 304 323 342 361 380 399 418 437 456
2011_09_26_drive_0101 80 114 148 182 216 284 318 352 386 420 454 488 522 556 590 624 658 692 726 760 794 828 862 896 930
2011_09_26_drive_0106 15 35 43 51 59 67 75 83 91 99 107 115 123 131 139 147 155 163 171 179 187 195 203 211 219
2011_09_26_drive_0117 26 52 78 104 130 156 182 208 234 260 286 312 338 364 390 416 442 468 494 546 572 598 624 650
2011_09_28_drive_0002 6 9 12 18 21 24 30 33 36 39 45 48 51 54 57 60 63 72 78 81 84 87 90
2011_09_29_drive_0071 36 72 108 144 180 216 252 288 324 360 396 432 468 504 540 576 612 735 771 807 879 915 951
2011_09_30_drive_0016 11 22 33 44 55 66 77 88 110 121 132 143 154 165 176 187 198 209 220 231 242 253 264
2011_09_30_drive_0018 107 214 428 535 642 749 856 963 1070 1177 1284 1391 1498 1605 1712 1819 1926 2033 2140 2247 2419 2526 2633 2740
2011_09_30_drive_0027 41 82 123 164 205 246 287 328 369 410 451 492 533 574 615 656 753 794 835 876 917 958 1040 1081
2011_10_03_drive_0027 181 362 543 734 915 1096 1277 1458 1639 1820 2001 2363 2544 2725 2906 3087 3268 3449 3630 3811 3992 4173 4354 4535
2011_10_03_drive_0047 32 64 96 128 160 192 224 288 320 352 384 416 448 480 512 544 576 608 640 672 704 736 768 800"""
EIGEN_TEST = {ln.split()[0]: {int(i) for i in ln.split()[1:]} for ln in EIGEN_TEST.strip().splitlines()}
# Annotated drives excluded from the release training set (raw data was unavailable at build time)
SKIP_DRIVES = {"2011_09_28_drive_0104", "2011_09_28_drive_0135", "2011_09_28_drive_0177", "2011_09_28_drive_0214"}
# Download the improved sparse GT (~14 GB) and the raw recordings it covers (~175 GB)
dir = Path(yaml["path"]) # dataset root dir
base = "https://s3.eu-central-1.amazonaws.com/avg-kitti"
download([f"{base}/data_depth_annotated.zip"], dir=dir / "source", delete=True, exist_ok=True)
gt_drives = sorted(p for p in (dir / "source" / "data_depth_annotated").glob("*/*_sync") if p.name[:-5] not in SKIP_DRIVES)
urls = [f"{base}/raw_data/{p.name[:-5]}/{p.name}.zip" for p in gt_drives]
download(urls, dir=dir / "source" / "raw", delete=True, exist_ok=True, threads=4)
# Convert: GT PNGs are uint16 meters*256; RGB frames come from the matching raw drive
for split in ("train", "val"):
(dir / "images" / split).mkdir(parents=True, exist_ok=True)
(dir / "depth" / split).mkdir(parents=True, exist_ok=True)
for gt in TQDM(gt_drives, desc="Converting"):
drive = gt.name[:-5] # 2011_09_26_drive_0002
split = "val" if drive in EIGEN_TEST else "train"
# val is the canonical Eigen test split: left camera only, and only its 652 listed frames
for cam in ("image_02",) if split == "val" else ("image_02", "image_03"):
for png in sorted((gt / "proj_depth" / "groundtruth" / cam).glob("*.png")):
if split == "val" and int(png.stem) not in EIGEN_TEST[drive]:
continue
name = f"{drive}_{cam[-2:]}_{png.stem}"
depth = cv2.imread(str(png), cv2.IMREAD_ANYDEPTH).astype(np.float32) / 256.0
np.save(dir / "depth" / split / f"{name}.npy", depth)
raw = dir / "source" / "raw" / drive[:10] / gt.name / cam / "data" / png.name
raw.replace(dir / "images" / split / f"{name}.png")
shutil.rmtree(dir / "source")الاستخدام#
لتدريب نموذج YOLO26n-Depth على مجموعة بيانات KITTI لمدة 100 حقبة (epochs)، يمكنك استخدام مقاطع الكود التالية. للحصول على قائمة شاملة بالوسائط المتاحة، راجع صفحة تدريب النموذج.
from ultralytics import YOLO
# Load a pretrained depth model
model = YOLO("yolo26n-depth.pt")
# Train the model on KITTI
results = model.train(data="depth-kitti.yaml", epochs=100, imgsz=640)النماذج المدربة مسبقاً#
يتم تنزيل نماذج YOLO26-Depth المدربة مسبقاً تلقائياً من إصدار أصول Ultralytics v8.4.0 assets release عند الإشارة إليها بالاسم لأول مرة:
الاقتباسات والشكر#
إذا كنت تستخدم مجموعة بيانات KITTI في عملك البحثي أو التطويري، يرجى الاستشهاد بالأوراق البحثية التالية:
@article{geiger2013vision,
title={Vision meets Robotics: The KITTI Dataset},
author={Geiger, Andreas and Lenz, Philip and Stiller, Christoph and Urtasun, Raquel},
journal={The International Journal of Robotics Research},
year={2013},
publisher={SAGE Publications}
}
@inproceedings{uhrig2017sparsity,
title={Sparsity Invariant CNNs},
author={Uhrig, Jonas and Schneider, Nick and Schneider, Lukas and Franke, Uwe and Brox, Thomas and Geiger, Andreas},
booktitle={International Conference on 3D Vision (3DV)},
year={2017}
}نود أن نعرب عن تقديرنا لمعهد كارلسروه للتكنولوجيا ومعهد تويوتا التكنولوجي في شيكاغو لإنشاء وصيانة مجموعة بيانات KITTI، وUhrig et al. لطريقة تكثيف العمق التي تجعل الإشراف الكثيف ممكناً.