To alleviate the high annotation cost in LiDAR-based 3D object detection, active learning is a promising solution that learns to select only a small portion of unlabeled data to annotate, without compromising model performance. Our empirical study, however, suggests that mainstream uncertainty-based and diversity-based active learning policies are not effective when applied in the 3D detection task, as they fail to balance the trade-off between point cloud informativeness and box-level annotation costs. To overcome this limitation, we jointly investigate three novel criteria in our framework Crb for point cloud acquisition - label conciseness}, feature representativeness and geometric balance, which hierarchically filters out the point clouds of redundant 3D bounding box labels, latent features and geometric characteristics (e.g., point cloud density) from the unlabeled sample pool and greedily selects informative ones with fewer objects to annotate. Our theoretical analysis demonstrates that the proposed criteria align the marginal distributions of the selected subset and the prior distributions of the unseen test set, and minimizes the upper bound of the generalization error. To validate the effectiveness and applicability of \textsc{Crb}, we conduct extensive experiments on the two benchmark 3D object detection datasets of KITTI and Waymo and examine both one-stage (\textit{i.e.}, \textsc{Second}) and two-stage 3D detectors (i.e., Pv-rcnn). Experiments evidence that the proposed approach outperforms existing active learning strategies and achieves fully supervised performance requiring $1\%$ and $8\%$ annotations of bounding boxes and point clouds, respectively. Source code: https://github.com/Luoyadan/CRB-active-3Ddet.
翻译:为了减轻基于 LiDAR 的 3D 对象检测的高批注成本, 积极学习是一个很有希望的解决方案, 学习只选择一小部分未贴标签的数据到批注, 而不会影响模型性能。 然而, 我们的经验研究表明, 主流基于不确定性和多样性的积极学习政策在应用到 3D 检测任务时并不有效, 因为它们无法平衡点云信息度和箱级批注成本之间的权衡。 为了克服这一限制, 我们共同调查了我们框架 Crb 中的三项新标准, 用于点云获取 - 标签简洁 、 特征代表度和几何平衡, 从等级上过滤冗余 3D 框标签、 潜在特征和几何特性( 如点云密度) 。 我们的理论分析表明, 拟议的标准将选定子集的边际分布和先前版本测试集- 标签简洁度 、 特征代表点 D 标定值 3C 的常规值 、 方向 和 方向 、 方向 方向 、 方向 以及 方向 、 方向 、 方向 方向 和 方向 方向 、 测试 、 和 方向 方向 测试 、 测试 以及 、 以及 方向 、 、 和 方向 方向 、 方向 、 、 、 和 方向 方向 、 、 、 和 方向 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 和 、 、 、 、 、 、 、 、 和 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 和 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 和 、 、 、 和 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 和 、 、