labelCloud: 轻量级3D点云标注工具

labelCloud简介

labelCloud是一款专门用于点云数据3D边界框标注的轻量级开源工具。它由德累斯顿工业大学的Christoph Sager开发,旨在为3D对象检测、6D姿态估计等计算机视觉任务提供便捷高效的数据标注解决方案。

labelCloud具有以下主要特点:

轻量级设计,易于安装和使用
支持多种点云文件格式的导入
提供picking和spanning两种标注模式
支持标注结果的多种导出格式
丰富的快捷键和鼠标操作
可扩展的标签格式
支持语义分割标注

通过这些功能,labelCloud为研究人员和开发者提供了一个灵活强大的3D点云标注工具。 labelCloud界面概览

安装与配置

labelCloud支持通过pip和git两种方式安装:

通过pip安装

pip install labelCloud
labelCloud --example  # 使用示例点云启动labelCloud

通过git手动安装

git clone https://github.com/ch-sa/labelCloud.git
pip install -r requirements.txt
python3 labelCloud.py

安装完成后,用户可以通过编辑config.ini文件或应用内设置来配置软件。主要的配置选项包括:

导入/导出文件格式
标签类别
界面设置
快捷键绑定
等等

详细的配置说明可以参考官方文档。

标注功能

labelCloud支持两种主要的标注模式:picking模式和spanning模式。

Picking模式

在picking模式下,用户可以:

选择边界框的位置(前上方边缘)
通过鼠标滚轮调整z轴旋转

这种模式适合快速标注形状规则的物体。

Spanning模式

spanning模式则允许用户:

依次选择4个顶点来确定边界框的长度、宽度和高度
最后两个顶点(宽度和高度)所在的平面会被锁定,方便选择

这种模式适合标注形状不规则或姿态复杂的物体。

标注方法演示

除了这两种基本模式,labelCloud还提供了丰富的校正功能:

使用左侧按钮或快捷键调整边界框的平移、尺寸和旋转
将光标悬停在边界框一侧并滚动鼠标滚轮来调整尺寸

默认情况下,边界框的x轴和y轴旋转是被禁用的。如果需要标注9自由度的边界框,可以在菜单、设置或config.ini文件中关闭z-Rotation Only Mode。这样边界框就可以绕三个轴自由旋转了。

语义分割标注

除了边界框标注,labelCloud还支持基于边界框的语义分割标注。用户可以在启动对话框中开启分割模式,然后像往常一样进行标注。当需要将当前边界框内的所有点标注为当前类别时,只需点击"Assign"按钮即可。

分割结果会以*.bin文件的形式保存在labels/segmentation/目录下。每个*.bin文件包含一个形状为(点数, )、dtype为np.int8的数组。数组中的每个元素代表原始点云中对应点的标签索引。

导入导出选项

labelCloud支持多种常见的点云文件格式和边界框标签格式,以适应不同的使用场景。软件设计时考虑了易扩展性,用户可以根据需要轻松添加自定义的导入导出格式。

支持的导入格式

类型	文件格式
彩色	`.pcd`, `.ply`, `.pts`, `.xyzrgb`
无色	`.xyz`, `.xyzn`, `*.bin` (KITTI)

支持的导出格式

标签格式	描述
`centroid_rel`	中心点坐标、尺寸、相对欧拉角(弧度)
`centroid_abs`	中心点坐标、尺寸、绝对欧拉角(度)
`vertices`	边界框8个顶点的坐标
`kitti`	KITTI格式(中心点、尺寸、z轴旋转)
`kitti_untransformed`	同上,但不进行转换

用户可以通过继承抽象的BaseLabelFormat类来轻松创建自定义的导出格式。所有旋转都是逆时针的(例如,z轴旋转90°/π是从正x轴到负y轴)。

快捷键

labelCloud提供了丰富的快捷键,以提高标注效率:

校正

W, A, S, D:向后、左、前、右平移边界框
Ctrl + 右键拖动:三维平移边界框
Q, E:上下移动边界框
Z, X:绕z轴旋转
C, V:绕y轴旋转
B, N:绕x轴旋转
I/ O:增大/减小边界框长度
K/ L:增大/减小边界框宽度
,/ .:增大/减小边界框高度

其他

Del:删除当前边界框
P/Home:重置视角
Esc:取消选中的点

更多快捷键和操作可以参考约定文档。

使用与引用

labelCloud是一个开源项目,欢迎用户提供反馈或分享使用案例。如果在科研项目中使用了labelCloud,请考虑引用以下论文:

@article{Sager_2022,
    doi = {10.14733/cadaps.2022.1191-1206},
    url = {http://cad-journal.net/files/vol_19/CAD_19(6)_2022_1191-1206.pdf},
    year = 2022,
    month = {mar},
    publisher = {{CAD} Solutions, {LLC}},
    volume = {19},
    number = {6},
    pages = {1191--1206},
    author = {Christoph Sager and Patrick Zschech and Niklas Kuhl},
    title = {{labelCloud}: A Lightweight Labeling Tool for Domain-Agnostic 3D Object Detection in Point Clouds},
    journal = {Computer-Aided Design and Applications}
}