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數(shù)據(jù)標注為什么對自動駕駛至關(guān)重要?

把自動駕駛比作人的大腦和感官系統(tǒng),數(shù)據(jù)就是外界感知的原始輸入,而標注就是告訴大腦“這是啥,這在哪兒,這會怎么動”。沒有高質(zhì)量的標注,即便是再先進的感知模型、跟蹤模型與預(yù)測模型都會像沒吃過飯的人,理論上能動,但做不了持久、可靠的工作。標注的任務(wù)不是單純把圖里面的物體框起來,而是把現(xiàn)實世界中模糊、交疊、短暫的事件用清楚、統(tǒng)一、機器能讀懂的方式記錄下來,供模型學(xué)習(xí)和評估。對于自動駕駛汽車來說,標注決定了系統(tǒng)能學(xué)會什么、看清什么、在哪些邊界上會犯錯,這直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全性和商業(yè)可行性。

標注的“量”和“質(zhì)”,需要什么規(guī)模、什么精度

想要讓自動駕駛汽車安全駕駛,少量的標注樣本無法起到作用,只有大規(guī)模、多模態(tài)、多任務(wù)的標注樣本,才能讓數(shù)據(jù)標注投入得到有效發(fā)揮。且在自動駕駛不同階段和目標,常見的數(shù)據(jù)規(guī)模和質(zhì)量指標也會有明顯差異。做原型或概念驗證時,通常用量級在幾萬到十幾萬幀的標注資源就能訓(xùn)練一個基礎(chǔ)的模型并做快速迭代;要把功能推向封閉道路試驗或限定場景運營,數(shù)據(jù)需要擴到數(shù)十萬到數(shù)百萬幀;若要覆蓋城市級、全天候、長尾事件就必須把標注規(guī)模推向百萬級甚至上千萬級樣本。

這些“幀”可以指單張相機圖片,也可以指一幀LiDAR點云或多傳感器的時間同步片段。以相機圖像為例,常見訓(xùn)練集規(guī)模范圍是幾十萬到幾百萬張帶標簽的圖像;以點云為例,標注幀數(shù)的范圍通常是十萬到幾百萬幀,每幀點云包含的點數(shù)取決于激光雷達類型,常見生產(chǎn)級傳感器每幀點數(shù)在幾萬到幾十萬點之間。

衡量標注是否可用有幾類核心指標。第一個是標簽的一致性,通常通過標注員間一致率(inter-annotator agreement)或IoU(交并比)分布來量化。對于二維檢測任務(wù),在IoU≥0.5的閾值下,常見的一致率目標是高于85%的區(qū)間;對于高精度應(yīng)用或小目標檢測,希望在IoU≥0.7條件下也能維持70%以上一致性。像素級語義分割和實例分割對人工耗時巨大,因此合格的一致率通常要求更高,否則模型學(xué)習(xí)到的邊界噪聲會直接影響定位與避障。點云的三維框因為自由度更多,標注誤差更明顯,常用的度量是框中心誤差(厘米級)和朝向誤差(度),在落地項目中希望中心誤差在10–30厘米內(nèi)、朝向誤差控制在幾度到十幾度之間,具體數(shù)值會隨業(yè)務(wù)安全邊界不同而變化。

標注效率其實也可以用數(shù)據(jù)說明。對二維框的標注或校正,在有自動預(yù)標注的條件下,一位經(jīng)驗豐富的標注員每天可以修正數(shù)百到上千張圖片(以每張圖片平均目標數(shù)量不高為前提)。對像素級分割,工具和預(yù)標注齊全時,一位標注員每天能完成幾十張到一百張高質(zhì)量圖像;沒有輔助時速度會再慢一個量級。點云標注會更耗時,一位標注員在優(yōu)秀工具和預(yù)標注輔助下每天能處理幾十幀到一百幀左右的三維框或?qū)嵗龢撕;如果需要詳細的點級語義標注或稠密分割,每人每天的產(chǎn)能會降到十幾幀。把這些數(shù)字換成組織規(guī)模與時間成本,要支持百萬級幀的初步標注,往往需要數(shù)十到數(shù)百名標注員并行工作數(shù)周到數(shù)月,視預(yù)標注質(zhì)量和復(fù)核深度決定工期與成本。

當(dāng)然,數(shù)據(jù)量與訓(xùn)練效果之間并不是線性的關(guān)系,但我們可以用經(jīng)驗數(shù)據(jù)說明“邊際收益遞減”的現(xiàn)象。對于某一固定模型和任務(wù),把訓(xùn)練樣本從十萬擴大到三十萬,通常能帶來明顯性能提升;從三十萬擴大到一百萬,提升仍然明顯但幅度縮小;從一百萬推到數(shù)百萬甚至千萬,性能增長會更緩慢,更多時候的收益來自擴展到更多場景或更長尾的覆蓋,而不是基礎(chǔ)的平均精度提升。因此在資源有限時,如何在數(shù)據(jù)規(guī)模、標注粒度和場景多樣性之間做權(quán)衡,是設(shè)計數(shù)據(jù)策略時的核心問題。

如何用好工具、流程與半自動化來降低成本并保證質(zhì)量

把數(shù)據(jù)標注當(dāng)成工程來做,支撐它的一定是明確的流程、好用的工具和持續(xù)的質(zhì)量控制。標注平臺要能同時顯示多模態(tài)數(shù)據(jù)(同步相機+點云+軌跡),支持時間軸回放、跨幀ID跟蹤編輯、批量操作和自動預(yù)標注導(dǎo)入。好的預(yù)標注能把人工工作量降低30%–70%,這具體取決于模型的初始能力和目標復(fù)雜度。例如在車輛與行人檢測任務(wù)中,把一個基礎(chǔ)檢測模型放入預(yù)標注流程后,每幀需要人工干預(yù)的目標位置與類別比例會顯著下降,從而把單幀人工工時從數(shù)分鐘降到幾十秒或更短。

在流程設(shè)計上,精細的標注規(guī)范比短期的速度優(yōu)化更重要。規(guī)范要把模糊邊界具體化,比如在遮擋時如何畫盒、當(dāng)行為不確定時如何標注類別、如何處理跨類邊界(例如電動滑板車與行人的區(qū)分)。規(guī)范同時應(yīng)配套大量示例和反例庫,以減少標注員在灰色區(qū)的判斷成本。質(zhì)控流程通常分為自動質(zhì)量檢查和人工抽檢兩層。自動檢查會檢出如標簽框超出圖像邊界、類別與場景不符、ID在時間軸上突變等顯而易見的問題;人工抽檢則負責(zé)驗證如長期行為標注和復(fù)雜交互判斷自動檢查無法覆蓋的語義性問題。

半自動化與主動學(xué)習(xí)是當(dāng)前提升標注效率的兩把利器。通過把模型的不確定性作為采樣依據(jù),可以把標注資源優(yōu)先分配到對模型最有價值的數(shù)據(jù)上。主動學(xué)習(xí)策略常常能把需要標注的數(shù)據(jù)量減少20%–50%才達到與全面標注接近的性能,節(jié)省標注時間和成本。但主動學(xué)習(xí)的效果強依賴于評估指標和采樣策略,盲目使用可能把資源集中在模型“困惑”的小范圍內(nèi),而忽略長尾場景。因此把主動學(xué)習(xí)嵌入到持續(xù)迭代流程中,并結(jié)合工程經(jīng)驗調(diào)參,是必要的。

衡量標注投入產(chǎn)出時,應(yīng)把直接成本(人工工時、外包費用)與間接成本(存儲、版本管理、再標注、隱私合規(guī))一并考慮。像素級分割和點級標注的單位時間成本明顯高于二維框,重標注成本也高。因此在沒有明確業(yè)務(wù)需求時,把標注粒度設(shè)為“足夠但不冗余”是優(yōu)化路徑。很多團隊先以二維框為主快速打底,再把關(guān)鍵場景或關(guān)鍵物體升級到像素級或點級高精度標注,從而把資源高效集中到提升系統(tǒng)安全邊界的點上。

用數(shù)據(jù)驅(qū)動標注決策

標注不是一次性的工程,而是長期運營的問題。隨著模型更新、業(yè)務(wù)場景擴張和法規(guī)變化,標簽規(guī)范與數(shù)據(jù)集版本會發(fā)生改變。良好的數(shù)據(jù)治理體系可以把這些變化帶來的成本最小化。為了實現(xiàn)這個目標,首先需要建立標簽本體管理,每個類別、子類、語義層次有明確定義和反例集,任何人能通過規(guī)范快速對照判斷。其次需要數(shù)據(jù)版本管理與可追溯的變更記錄,當(dāng)標簽規(guī)范更新時,系統(tǒng)要能記錄哪些樣本被重新標注、誰做了變更、變更前后的差異指標是什么。這樣在模型出現(xiàn)退化或行為異常時,可以迅速判斷是否由標簽變動引起并回滾或修正。

長期維護還需要把模型性能反饋閉環(huán)進標注體系。把模型的誤判、低置信樣本和真實運營中觸發(fā)的告警作為優(yōu)先標注列表,這些數(shù)據(jù)往往比隨機采樣更能提升系統(tǒng)魯棒性。在多數(shù)實踐中,把運營中采集到的錯誤樣本優(yōu)先標注并回流訓(xùn)練,常常是提升系統(tǒng)在關(guān)鍵場景下表現(xiàn)的最高效方法。與此同時,建立周期性的質(zhì)量回顧(例如每月一次)可以把標注規(guī)范的模糊點具體化,把標注員的疑問轉(zhuǎn)化為規(guī)范改進或樣例庫增加。

合成數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)是補齊長尾的有效方式,但不能替代真實標注。仿真可以高效產(chǎn)生極端天氣、罕見事故或高危交互樣本,這些樣本在現(xiàn)實采集成本極高或危險時尤其有價值。常見的做法是把合成數(shù)據(jù)用于預(yù)訓(xùn)練或強化模型的少數(shù)策略模塊,再用真實數(shù)據(jù)做域適配與校準。重要的是在使用合成數(shù)據(jù)時量化域差帶來的偏差,并用真實數(shù)據(jù)做閉環(huán)驗證。

隱私與合規(guī)是另一個必須用數(shù)據(jù)方式管理的問題。道路影像中常常包含人臉、車牌等敏感信息,標注流程里需要在采集端或標注端實現(xiàn)自動模糊與脫敏,并保留必要的審計記錄以滿足監(jiān)管或合約要求。這些保護措施會帶來額外的計算與存儲成本,也會影響算法在做基于外觀的行為分類時的性能,因此在項目初期就應(yīng)把隱私合規(guī)作為成本預(yù)算與技術(shù)方案考慮的一部分。

對不同規(guī)模與目標的團隊,數(shù)據(jù)策略應(yīng)有所不同。資源有限的初創(chuàng)團隊?wèi)?yīng)把標注重點聚焦在關(guān)鍵場景與關(guān)鍵類別上,先建成可復(fù)用的標注流水線與規(guī)范,再逐步擴展樣本量。大型團隊或車企有能力建立自研標注平臺、訓(xùn)練專門的自動標注模型并做大規(guī)模數(shù)據(jù)治理,但同樣需要重視工具可用性與流程效率,否則規(guī)模只會帶來巨大的維護成本。無論規(guī)模大小,把數(shù)據(jù)作為產(chǎn)品來治理、把標注作為長期工程來投產(chǎn),是把自動駕駛從實驗室?guī)У秸鎸嵉缆返谋赜芍贰?/p>

最后的話

把標注看成“數(shù)據(jù)工程的一道工序”會把它貶值。相反,標注是自動駕駛系統(tǒng)能否安全落地的核心工程,它決定了模型能學(xué)會哪些世界觀、在哪些邊界上會犯錯、在哪里需要人類更謹慎的干預(yù)。通過量化的數(shù)據(jù)指標來設(shè)計標注規(guī)模、確定標注粒度、評估標注質(zhì)量,再結(jié)合工具化、半自動化與主動學(xué)習(xí)來提高效率,團隊能在可控的成本下把數(shù)據(jù)價值最大化。

-- END --

       原文標題 : 數(shù)據(jù)標注為什么對自動駕駛至關(guān)重要?

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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