TartanAir: Set di dati di simulazione AirSim per la localizzazione e il mapping simultanei (SLAM)
La funzionalità SLAM (Simultaneous Localization and Mapping) è una delle funzionalità essenziali necessarie per i robot. Poiché le immagini sono disponibili ovunque, la funzionalità V-SLAM (Visual SLAM) è diventata un componente importante di molti sistemi autonomi. I metodi basati su geometria e i metodi basati sull'apprendimento hanno consentito un progresso notevole. Lo sviluppo di metodi SLAM solidi e affidabili per applicazioni concrete costituisce tuttavia ancora un problema complesso. Gli ambienti concreti sono pieni di casi difficili, ad esempio modifiche delle condizioni di illuminazione o assenza di illuminazione, oggetti dinamici e scene senza texture. Questo set di dati sfrutta i vantaggi della tecnologia in continua evoluzione in ambito di computer grafica e intende coprire diversi scenari con funzionalità complesse nella simulazione.
Nota
Microsoft fornisce set di dati aperti di Azure “così come sono”. Microsoft non fornisce alcuna garanzia, espressa o implicita, né alcuna condizione in merito all'uso dei set di dati da parte dell'utente. Nella misura consentita dalle leggi locali, Microsoft declina ogni responsabilità per eventuali danni o perdite, inclusi danni diretti, consequenziali, speciali, indiretti, accidentali o punitivi, derivanti dall'uso dei set di dati da parte dell'utente.
Questo set di dati viene fornito in conformità con le condizioni originali in base alle quali Microsoft ha ricevuto i dati di origine. Il set di dati potrebbe includere dati provenienti da Microsoft.
I dati vengono raccolti in ambienti di simulazione foto-realistici in presenza di varie condizioni di luce, meteo e oggetti mobili. Grazie alla raccolta dei dati nella simulazione, possiamo ottenere dati di sensori multimodali ed etichette precise di tipo ground-truth, tra cui immagine RGB stereo, immagine di profondità, segmentazione, flusso ottico e posizione rispetto alla videocamera. Configuriamo un numero elevato di ambienti con diversi stili e scene, coprendo punti di vista complessi e diversi criteri di movimento, che risultano difficili da ottenere usando piattaforme fisiche per la raccolta dei dati. Le quattro funzionalità più importanti del set di dati sono: 1) Dati realistici di grandi dimensioni; 2) Etichette di verità sul terreno; 3) Diversità dei modelli di movimento; 4) Scene impegnative.
Questo set di dati fornisce cinque tipi di dati:
- Immagini stereo: tipo di immagine (PNG)
- Depth file: tipo Numpy (NPY)
- File di segmentazione: tipo Numpy (NPY)
- File di flusso ottico: tipo Numpy (NPY)
- File di posizione della telecamera: tipo di testo (TXT)
Viene raccolto da ambienti diversi, contiene centinaia di traiettorie (3 TB) in totale a partire dal 2019.
Effetti visivi complessi
In alcune simulazioni il set di dati simula più tipi di effetti visivi complessi.
- Condizioni di illuminazione difficili. Alternanza tra giorno e notte. Illuminazione insufficiente. Illuminazione con variazioni rapide.
- Effetti climatici. Tempo sereno, pioggia, neve, vento e nebbia.
- Variazioni stagionali.
Posizione di archiviazione
Questo set di dati è archiviato nell'area Stati Uniti orientali di Azure. L'allocazione delle risorse di calcolo nell'area Stati Uniti orientali è consigliata per motivi di affinità.
Condizioni di licenza
Questo progetto viene rilasciato con la licenza MIT. Per altri dettagli, vedere il File di licenza.
Informazioni aggiuntive
Visualizzare il sito web ufficiale TartanAir o visualizzare il documento di ricerca originale.
Invia un messaggio di posta elettronica a tartanair@hotmail.com se hai domande sull'origine dati. Puoi anche contattare i collaboratori nella pagina GitHub associata.
Altre informazioni tecniche sono disponibili nel documento AirSim (FSR 2017 Conference). Citare come:
@article{tartanair2020arxiv,
title = {TartanAir: A Dataset to Push the Limits of Visual SLAM},
author = {Wenshan Wang, Delong Zhu, Xiangwei Wang, Yaoyu Hu, Yuheng Qiu, Chen Wang, Yafei Hu, Ashish Kapoor, Sebastian Scherer},
journal = {arXiv preprint arXiv:2003.14338},
year = {2020},
url = {https://arxiv.org/abs/2003.14338}
}
@inproceedings{airsim2017fsr,
author = {Shital Shah and Debadeepta Dey and Chris Lovett and Ashish Kapoor},
title = {AirSim: High-Fidelity Visual and Physical Simulation for Autonomous Vehicles},
year = {2017},
booktitle = {Field and Service Robotics},
eprint = {arXiv:1705.05065},
url = {https://arxiv.org/abs/1705.05065}
}
Accesso ai dati
Usare l'esempio di codice seguente per accedere ai dati in un notebook di Python.
Dipendenze
pip install numpy
pip install azure-storage-blob
pip install opencv-python
Importazioni e client del contenitore
from azure.storage.blob import ContainerClient
import numpy as np
import io
import cv2
import time
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
# Dataset website: http://theairlab.org/tartanair-dataset/
account_url = 'https://tartanair.blob.core.windows.net/'
container_name = 'tartanair-release1'
container_client = ContainerClient(account_url=account_url,
container_name=container_name,
credential=None)
Ambienti e traiettorie
def get_environment_list():
'''
List all the environments shown in the root directory
'''
env_gen = container_client.walk_blobs()
envlist = []
for env in env_gen:
envlist.append(env.name)
return envlist
def get_trajectory_list(envname, easy_hard = 'Easy'):
'''
List all the trajectory folders, which is named as 'P0XX'
'''
assert(easy_hard=='Easy' or easy_hard=='Hard')
traj_gen = container_client.walk_blobs(name_starts_with=envname + '/' + easy_hard+'/')
trajlist = []
for traj in traj_gen:
trajname = traj.name
trajname_split = trajname.split('/')
trajname_split = [tt for tt in trajname_split if len(tt)>0]
if trajname_split[-1][0] == 'P':
trajlist.append(trajname)
return trajlist
def _list_blobs_in_folder(folder_name):
"""
List all blobs in a virtual folder in an Azure blob container
"""
files = []
generator = container_client.list_blobs(name_starts_with=folder_name)
for blob in generator:
files.append(blob.name)
return files
def get_image_list(trajdir, left_right = 'left'):
assert(left_right == 'left' or left_right == 'right')
files = _list_blobs_in_folder(trajdir + '/image_' + left_right + '/')
files = [fn for fn in files if fn.endswith('.png')]
return files
def get_depth_list(trajdir, left_right = 'left'):
assert(left_right == 'left' or left_right == 'right')
files = _list_blobs_in_folder(trajdir + '/depth_' + left_right + '/')
files = [fn for fn in files if fn.endswith('.npy')]
return files
def get_flow_list(trajdir, ):
files = _list_blobs_in_folder(trajdir + '/flow/')
files = [fn for fn in files if fn.endswith('flow.npy')]
return files
def get_flow_mask_list(trajdir, ):
files = _list_blobs_in_folder(trajdir + '/flow/')
files = [fn for fn in files if fn.endswith('mask.npy')]
return files
def get_posefile(trajdir, left_right = 'left'):
assert(left_right == 'left' or left_right == 'right')
return trajdir + '/pose_' + left_right + '.txt'
def get_seg_list(trajdir, left_right = 'left'):
assert(left_right == 'left' or left_right == 'right')
files = _list_blobs_in_folder(trajdir + '/seg_' + left_right + '/')
files = [fn for fn in files if fn.endswith('.npy')]
return files
Elencare gli ambienti
envlist = get_environment_list()
print('Find {} environments..'.format(len(envlist)))
print(envlist)
Elenco delle traiettorie "facili" nel primo ambiente
diff_level = 'Easy'
env_ind = 0
trajlist = get_trajectory_list(envlist[env_ind], easy_hard = diff_level)
print('Find {} trajectories in {}'.format(len(trajlist), envlist[env_ind]+diff_level))
print(trajlist)
Elencare tutti i file di dati in un'unica traiettoria
traj_ind = 1
traj_dir = trajlist[traj_ind]
left_img_list = get_image_list(traj_dir, left_right = 'left')
print('Find {} left images in {}'.format(len(left_img_list), traj_dir))
right_img_list = get_image_list(traj_dir, left_right = 'right')
print('Find {} right images in {}'.format(len(right_img_list), traj_dir))
left_depth_list = get_depth_list(traj_dir, left_right = 'left')
print('Find {} left depth files in {}'.format(len(left_depth_list), traj_dir))
right_depth_list = get_depth_list(traj_dir, left_right = 'right')
print('Find {} right depth files in {}'.format(len(right_depth_list), traj_dir))
left_seg_list = get_seg_list(traj_dir, left_right = 'left')
print('Find {} left segmentation files in {}'.format(len(left_seg_list), traj_dir))
right_seg_list = get_seg_list(traj_dir, left_right = 'left')
print('Find {} right segmentation files in {}'.format(len(right_seg_list), traj_dir))
flow_list = get_flow_list(traj_dir)
print('Find {} flow files in {}'.format(len(flow_list), traj_dir))
flow_mask_list = get_flow_mask_list(traj_dir)
print('Find {} flow mask files in {}'.format(len(flow_mask_list), traj_dir))
left_pose_file = get_posefile(traj_dir, left_right = 'left')
print('Left pose file: {}'.format(left_pose_file))
right_pose_file = get_posefile(traj_dir, left_right = 'right')
print('Right pose file: {}'.format(right_pose_file))
Funzioni di download dei dati
def read_numpy_file(numpy_file,):
'''
return a numpy array given the file path
'''
bc = container_client.get_blob_client(blob=numpy_file)
data = bc.download_blob()
ee = io.BytesIO(data.content_as_bytes())
ff = np.load(ee)
return ff
def read_image_file(image_file,):
'''
return a uint8 numpy array given the file path
'''
bc = container_client.get_blob_client(blob=image_file)
data = bc.download_blob()
ee = io.BytesIO(data.content_as_bytes())
img=cv2.imdecode(np.asarray(bytearray(ee.read()),dtype=np.uint8), cv2.IMREAD_COLOR)
im_rgb = img[:, :, [2, 1, 0]] # BGR2RGB
return im_rgb
Funzioni di visualizzazione dei dati
def depth2vis(depth, maxthresh = 50):
depthvis = np.clip(depth,0,maxthresh)
depthvis = depthvis/maxthresh*255
depthvis = depthvis.astype(np.uint8)
depthvis = np.tile(depthvis.reshape(depthvis.shape+(1,)), (1,1,3))
return depthvis
def seg2vis(segnp):
colors = [(205, 92, 92), (0, 255, 0), (199, 21, 133), (32, 178, 170), (233, 150, 122), (0, 0, 255), (128, 0, 0), (255, 0, 0), (255, 0, 255), (176, 196, 222), (139, 0, 139), (102, 205, 170), (128, 0, 128), (0, 255, 255), (0, 255, 255), (127, 255, 212), (222, 184, 135), (128, 128, 0), (255, 99, 71), (0, 128, 0), (218, 165, 32), (100, 149, 237), (30, 144, 255), (255, 0, 255), (112, 128, 144), (72, 61, 139), (165, 42, 42), (0, 128, 128), (255, 255, 0), (255, 182, 193), (107, 142, 35), (0, 0, 128), (135, 206, 235), (128, 0, 0), (0, 0, 255), (160, 82, 45), (0, 128, 128), (128, 128, 0), (25, 25, 112), (255, 215, 0), (154, 205, 50), (205, 133, 63), (255, 140, 0), (220, 20, 60), (255, 20, 147), (95, 158, 160), (138, 43, 226), (127, 255, 0), (123, 104, 238), (255, 160, 122), (92, 205, 92),]
segvis = np.zeros(segnp.shape+(3,), dtype=np.uint8)
for k in range(256):
mask = segnp==k
colorind = k % len(colors)
if np.sum(mask)>0:
segvis[mask,:] = colors[colorind]
return segvis
def _calculate_angle_distance_from_du_dv(du, dv, flagDegree=False):
a = np.arctan2( dv, du )
angleShift = np.pi
if ( True == flagDegree ):
a = a / np.pi * 180
angleShift = 180
# print("Convert angle from radian to degree as demanded by the input file.")
d = np.sqrt( du * du + dv * dv )
return a, d, angleShift
def flow2vis(flownp, maxF=500.0, n=8, mask=None, hueMax=179, angShift=0.0):
"""
Show a optical flow field as the KITTI dataset does.
Some parts of this function is the transform of the original MATLAB code flow_to_color.m.
"""
ang, mag, _ = _calculate_angle_distance_from_du_dv( flownp[:, :, 0], flownp[:, :, 1], flagDegree=False )
# Use Hue, Saturation, Value colour model
hsv = np.zeros( ( ang.shape[0], ang.shape[1], 3 ) , dtype=np.float32)
am = ang < 0
ang[am] = ang[am] + np.pi * 2
hsv[ :, :, 0 ] = np.remainder( ( ang + angShift ) / (2*np.pi), 1 )
hsv[ :, :, 1 ] = mag / maxF * n
hsv[ :, :, 2 ] = (n - hsv[:, :, 1])/n
hsv[:, :, 0] = np.clip( hsv[:, :, 0], 0, 1 ) * hueMax
hsv[:, :, 1:3] = np.clip( hsv[:, :, 1:3], 0, 1 ) * 255
hsv = hsv.astype(np.uint8)
rgb = cv2.cvtColor(hsv, cv2.COLOR_HSV2RGB)
if ( mask is not None ):
mask = mask > 0
rgb[mask] = np.array([0, 0 ,0], dtype=np.uint8)
return rgb
Scaricare e visualizzare
data_ind = 173 # randomly select one frame (data_ind < TRAJ_LEN)
left_img = read_image_file(left_img_list[data_ind])
right_img = read_image_file(right_img_list[data_ind])
# Visualize the left and right RGB images
plt.figure(figsize=(12, 5))
plt.subplot(121)
plt.imshow(left_img)
plt.title('Left Image')
plt.subplot(122)
plt.imshow(right_img)
plt.title('Right Image')
plt.show()
# Visualize the left and right depth files
left_depth = read_numpy_file(left_depth_list[data_ind])
left_depth_vis = depth2vis(left_depth)
right_depth = read_numpy_file(right_depth_list[data_ind])
right_depth_vis = depth2vis(right_depth)
plt.figure(figsize=(12, 5))
plt.subplot(121)
plt.imshow(left_depth_vis)
plt.title('Left Depth')
plt.subplot(122)
plt.imshow(right_depth_vis)
plt.title('Right Depth')
plt.show()
# Visualize the left and right segmentation files
left_seg = read_numpy_file(left_seg_list[data_ind])
left_seg_vis = seg2vis(left_seg)
right_seg = read_numpy_file(right_seg_list[data_ind])
right_seg_vis = seg2vis(right_seg)
plt.figure(figsize=(12, 5))
plt.subplot(121)
plt.imshow(left_seg_vis)
plt.title('Left Segmentation')
plt.subplot(122)
plt.imshow(right_seg_vis)
plt.title('Right Segmentation')
plt.show()
# Visualize the flow and mask files
flow = read_numpy_file(flow_list[data_ind])
flow_vis = flow2vis(flow)
flow_mask = read_numpy_file(flow_mask_list[data_ind])
flow_vis_w_mask = flow2vis(flow, mask = flow_mask)
plt.figure(figsize=(12, 5))
plt.subplot(121)
plt.imshow(flow_vis)
plt.title('Optical Flow')
plt.subplot(122)
plt.imshow(flow_vis_w_mask)
plt.title('Optical Flow w/ Mask')
plt.show()
Passaggi successivi
Visualizzare il resto dei set di dati nel catalogo dei set di dati aperti.