浅析基于自动驾驶的4D-bev标注技术

4D-bev标注技术是指在3D空间中以时间作为第四个维度进行标注的过程。4D-bev通常在地场景较为复杂的自动驾驶场景中使用，其可以通过精准地跟踪和记录动态对象的运动轨迹、姿势变化以及速度等信息，全面理解和分析动态对象在连续的时间序列中的变化，提升自动驾驶系统的感知、决策和控制能力。

首先，我们需要了解：4D标注是什么

4D-BEV标注是指在3D空间中以时间作为第四个维度进行标注的过程。BEV（Bird's Eye View）即鸟瞰视角，实现方法是将原本摄像头2D的视角通过算法校正和改变，形成基于上帝视角的俯视图。这种技术通过精准地跟踪和记录动态对象（如车辆、行人）的运动轨迹、姿势变化以及速度等信息，全面理解和分析动态对象在连续的时间序列中的变化。

4D-BEV感知算法的输入为具有时序的视频数据，输出为时序信息，例如跟踪、预测、速度、加速度等，其训练数据不仅依赖于3D位姿标注数据，还需要包含时序信息。因此，4D标注不仅需要标注3D空间中的静态目标，还需要标注具有时序信息的动态目标，它是一项为输出3D空间中具有时序信息的任务提供真值的技术。

其次，4D标注在驾驶中的作用

4D标注在自动驾驶中发挥着至关重要的作用。它不仅提供了动态物体的精确信息，还支持感知任务的训练和评测，构建仿真场景库，实现数据闭环，并支持自动驾驶系统的测试和优化。具体如下：

一、提供动态物体的精确信息

记录运动轨迹：4D标注能够准确记录物体在时间轴上的运动和变化，捕捉物体在不同时间点的状态，从而生成完整的运动轨迹。

捕捉形态变化：除了物体的位置信息外，4D标注还能捕捉物体的形态变化，如大小、形状等随时间的变化情况。

二、支持感知任务的训练和评测

真值数据生成：4D标注为自动驾驶的感知任务（如分割、freespace、库位检测和3D跟踪等）提供训练和评测的真值数据。这些数据是算法模型训练和优化的基础。

提升感知性能：通过4D标注生成的真值数据，可以训练出更准确的感知模型，从而提高自动驾驶系统对周围环境的感知能力。

三、构建仿真场景库

静态和动态目标重建：4D标注过程中，可以对场景中的静态和动态目标进行重建，以构建仿真场景库。

合成新场景：根据某些规则，可以将新的车辆加入已有的背景环境中，生成新的真值数据，并进行仿真测试。这种方式可以模拟各种复杂的交通场景，为自动驾驶系统的测试和优化提供有力支持。

四、实现数据闭环

关键模块：4D标注是自动驾驶数据闭环中的关键模块之一。它连接了终端和云端，实现了数据的采集、处理、标注和反馈。

优化算法模型：通过4D标注生成的真值数据，可以对自动驾驶系统的算法模型进行持续优化和改进，提高系统的整体性能。

五、支持自动驾驶测试

单环节测试：4D标注可以为自动驾驶系统中的感知、定位、决策规划和控制等算法模块提供真值数据，从而支持对这些模块进行单独的测试。

端到端测试：由于4D标注提供了完整的场景信息，因此也可以支持自动驾驶系统的端到端测试，即模拟从感知到控制的全过程测试。

4D-BEV（四维鸟瞰视图）在自动驾驶中的使用具有以下优势‌：

‌全局感知能力‌：4D-BEV视角能够提供360度的全方位视野，并且可以表示场景中物体的高度和立体空间信息。这种视角使得车辆能够在复杂环境中精确感知场景，解决了传统视角在感知上的局限性‌。

‌传感器数据融合‌：在4D-BEV空间中，不同传感器（如摄像头、激光雷达、毫米波雷达）的数据可以在同一坐标系下进行对齐和融合，减少了信息丢失，提高了感知的准确性和可靠性。

‌前融合的优势‌：4D-BEV支持前融合技术，即直接在BEV空间中进行多传感器数据的融合，而不是在各自传感器中分别处理后再进行融合。这种方法减少了信息丢失，提高了目标识别的准确率，并且简化了多摄像头之间的目标确认过程。

‌高精度和高感知距离‌：4D-BEV标注技术提供了高精度的目标检测和占用检测，能够实现500米（前后）、200米（左右）的综合真值感知，这对于自动驾驶车辆在复杂城市环境中的安全行驶至关重要。

4D标注未来面临挑战

当下 4D BEV 感知的挑战主要有两个：

1.数据获取与标注成本高：获取高质量的4D BEV真值数据并进行标注是一项昂贵和耗时的任务。为了解决这个问题，标贝科技推出了基于大模型自动化能力的4D-BEV标注工具，支持处理上亿像素点云数量，提高标注效率和准确度。

2.算法复杂度大：4D BEV感知需要处理的数据维度更高，算法复杂度更大，对计算资源的要求也更高。这要求标注工具具备强大的计算能力和优化算法，以应对复杂的数据处理需求。

3.实时性要求高：自动驾驶系统需要实时感知周围环境，这对4D BEV感知的算法提出了很高的实时性要求。因此，标注工具需要支持快速的数据处理和标注，以满足自动驾驶系统的实时性需求。

为了解决这些行业痛点，标贝科技4D标注工具针对3D空间+时序维度进行标注，采用了多种传感器融合的方式，可以支持激光雷达、摄像头、毫米波雷达、机位图等多种数据类型，并通过算法将这些数据进行对齐和融合，以提供更准确、更统一的视图。同时借助自动化技术和云端大数据来提升标注的效率和准确度。

基于自身丰富的3D点云项目标注经验和先进的数据标注工具，标贝科技可以根据客户需求提供相应的数据标注服务，有力突破数据与应用场景之间的边界，支持全面质检、验收和管理，开放甲方验收通道，标注结果支持多种格式在线导出，校对数据，基本实现标注精确率达99%，完成高标注、高质量、快速交付。