夜间场景解析(NTSP)对于许多视觉应用是必不可少的,尤其是对于自动驾驶。大多数现有方法都是为了解析白天的现有方法。他们依靠在照明下建模基于像素强度的空间上下文线索。因此,这些方法在夜间场景中表现不佳,因为这种空间上下文提示被埋葬在夜间场景中的过度/暴露区域中。在本文中,我们首先进行了基于图像频率的统计实验来解释白天和夜间场景差异。我们发现,在白天和夜间场景之间,图像频率分布有很大差异,并且了解此类频率分布对于NTSP问题至关重要。基于此,我们建议利用图像频率分布来解析夜间场景。首先,我们提出了一个可学习的频率编码器(LFE),以模拟不同频率系数之间的关系,以动态测量所有频率组件。其次,我们提出了一个空间频率融合模块(SFF),该模块融合了空间和频率信息,以指导空间上下文特征的提取。广泛的实验表明,我们的方法对夜总会,夜城+和BDD100K晚数据集的最先进方法表现出色。此外,我们证明我们的方法可以应用于现有的白天场景解析方法,并在夜间场景中提高其性能。
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关于驾驶场景图像的语义细分对于自动驾驶至关重要。尽管在白天图像上已经实现了令人鼓舞的性能,但由于暴露不足和缺乏标记的数据,夜间图像的性能不那么令人满意。为了解决这些问题,我们提出了一个称为双图像自动学习过滤器(拨号过滤器)的附加模块,以改善夜间驾驶条件下的语义分割,旨在利用不同照明下驾驶场景图像的内在特征。拨盘滤波器由两个部分组成,包括图像自适应处理模块(IAPM)和可学习的引导过滤器(LGF)。使用拨号过滤器,我们设计了无监督和有监督的框架,用于夜间驾驶场景细分,可以以端到端的方式进行培训。具体而言,IAPM模块由一个带有一组可区分图像过滤器的小型卷积神经网络组成,可以自适应地增强每个图像,以更好地相对于不同的照明。 LGF用于增强分割网络的输出以获得最终的分割结果。拨号过滤器轻巧有效,可以在白天和夜间图像中轻松应用它们。我们的实验表明,Dail过滤器可以显着改善ACDC_Night和Nightcity数据集的监督细分性能,而它展示了有关无监督的夜间夜间语义细分的最新性能,在黑暗的苏黎世和夜间驾驶测试床上。
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In this paper, we address the scene segmentation task by capturing rich contextual dependencies based on the self-attention mechanism. Unlike previous works that capture contexts by multi-scale feature fusion, we propose a Dual Attention Network (DANet) to adaptively integrate local features with their global dependencies. Specifically, we append two types of attention modules on top of dilated FCN, which model the semantic interdependencies in spatial and channel dimensions respectively. The position attention module selectively aggregates the feature at each position by a weighted sum of the features at all positions. Similar features would be related to each other regardless of their distances. Meanwhile, the channel attention module selectively emphasizes interdependent channel maps by integrating associated features among all channel maps. We sum the outputs of the two attention modules to further improve feature representation which contributes to more precise segmentation results. We achieve new state-of-theart segmentation performance on three challenging scene segmentation datasets, i.e., Cityscapes, PASCAL Context and COCO Stuff dataset. In particular, a Mean IoU score of 81.5% on Cityscapes test set is achieved without using coarse data. 1 .
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共同出现的视觉模式使上下文聚集成为语义分割的重要范式。现有的研究重点是建模图像中的上下文,同时忽略图像以下相应类别的有价值的语义。为此,我们提出了一个新颖的软采矿上下文信息,超出了名为McIbi ++的图像范式,以进一步提高像素级表示。具体来说,我们首先设置了动态更新的内存模块,以存储各种类别的数据集级别的分布信息,然后利用信息在网络转发过程中产生数据集级别类别表示。之后,我们为每个像素表示形式生成一个类概率分布,并以类概率分布作为权重进行数据集级上下文聚合。最后,使用汇总的数据集级别和传统的图像级上下文信息来增强原始像素表示。此外,在推论阶段,我们还设计了一种粗到最新的迭代推理策略,以进一步提高分割结果。 MCIBI ++可以轻松地纳入现有的分割框架中,并带来一致的性能改进。此外,MCIBI ++可以扩展到视频语义分割框架中,比基线进行了大量改进。配备MCIBI ++,我们在七个具有挑战性的图像或视频语义分段基准测试中实现了最先进的性能。
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在本文中,我们专注于探索有效的方法,以更快,准确和域的不可知性语义分割。受到相邻视频帧之间运动对齐的光流的启发,我们提出了一个流对齐模块(FAM),以了解相邻级别的特征映射之间的\ textit {语义流},并将高级特征广播到高分辨率特征有效地,有效地有效。 。此外,将我们的FAM与共同特征的金字塔结构集成在一起,甚至在轻量重量骨干网络(例如Resnet-18和DFNET)上也表现出优于其他实时方法的性能。然后,为了进一步加快推理过程,我们还提出了一个新型的封闭式双流对齐模块,以直接对齐高分辨率特征图和低分辨率特征图,在该图中我们将改进版本网络称为SFNET-LITE。广泛的实验是在几个具有挑战性的数据集上进行的,结果显示了SFNET和SFNET-LITE的有效性。特别是,建议的SFNET-LITE系列在使用RESNET-18主链和78.8 MIOU以120 fps运行的情况下,使用RTX-3090上的STDC主链在120 fps运行时,在60 fps运行时达到80.1 miou。此外,我们将四个具有挑战性的驾驶数据集(即CityScapes,Mapillary,IDD和BDD)统一到一个大数据集中,我们将其命名为Unified Drive细分(UDS)数据集。它包含不同的域和样式信息。我们基准了UDS上的几项代表性作品。 SFNET和SFNET-LITE仍然可以在UDS上取得最佳的速度和准确性权衡,这在如此新的挑战性环境中是强大的基准。所有代码和模型均可在https://github.com/lxtgh/sfsegnets上公开获得。
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跨不同层的特征的聚合信息是密集预测模型的基本操作。尽管表现力有限,但功能级联占主导地位聚合运营的选择。在本文中,我们引入了细分特征聚合(AFA),以融合不同的网络层,具有更具表现力的非线性操作。 AFA利用空间和渠道注意,以计算层激活的加权平均值。灵感来自神经体积渲染,我们将AFA扩展到规模空间渲染(SSR),以执行多尺度预测的后期融合。 AFA适用于各种现有网络设计。我们的实验表明了对挑战性的语义细分基准,包括城市景观,BDD100K和Mapillary Vistas的一致而显着的改进,可忽略不计的计算和参数开销。特别是,AFA改善了深层聚集(DLA)模型在城市景观上的近6%Miou的性能。我们的实验分析表明,AFA学会逐步改进分割地图并改善边界细节,导致新的最先进结果对BSDS500和NYUDV2上的边界检测基准。在http://vis.xyz/pub/dla-afa上提供代码和视频资源。
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在语义细分中,将高级上下文信息与低级详细信息集成至关重要。为此,大多数现有的分割模型都采用双线性启动采样和卷积来具有不同尺度的地图,然后以相同的分辨率对齐。但是,双线性启动采样模糊了这些特征地图和卷积中所学到的精确信息,这会产生额外的计算成本。为了解决这些问题,我们提出了隐式特征对齐函数(IFA)。我们的方法的灵感来自隐式神经表示的快速扩展的主题,在该主题中,基于坐标的神经网络用于指定信号字段。在IFA中,特征向量被视为表示2D信息字段。给定查询坐标,附近的具有相对坐标的特征向量是从多级特征图中获取的,然后馈入MLP以生成相应的输出。因此,IFA隐含地将特征图在不同级别对齐,并能够在任意分辨率中产生分割图。我们证明了IFA在多个数据集上的功效,包括CityScapes,Pascal环境和ADE20K。我们的方法可以与各种体系结构的改进结合使用,并在共同基准上实现最新的计算准确性权衡。代码将在https://github.com/hzhupku/ifa上提供。
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交通场景边缘壳体的语义分割的鲁棒性是智能运输安全的重要因素。然而,交通事故的大多数关键场景都是非常动态和以前看不见的,这严重损害了语义分割方法的性能。另外,在高速驾驶期间传统相机的延迟将进一步降低时间尺寸中的上下文信息。因此,我们建议从基于事件的数据提取动态上下文,以更高的时间分辨率来增强静态RGB图像,即使对于来自运动模糊,碰撞,变形,翻转等的流量事故而言,此外,为评估分割交通事故中的性能,我们提供了一个像素 - 明智的注释事故数据集,即Dada-Seg,其中包含来自交通事故的各种临界情景。我们的实验表明,基于事件的数据可以通过在事故中保留快速移动的前景(碰撞物体)的微粒运动来提供互补信息以在不利条件下稳定语义分割。我们的方法在拟议的事故数据集中实现了+ 8.2%的性能增益,超过了20多种最先进的语义细分方法。已经证明该提案对于在多个源数据库中学到的模型,包括CityScapes,Kitti-360,BDD和Apolloscape的模型始终如一。
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最近,场景文本检测是一个具有挑战性的任务。具有任意形状或大宽高比的文本通常很难检测。以前的基于分段的方法可以更准确地描述曲线文本,但遭受过分分割和文本粘附。在本文中,我们提出了基于关注的特征分解 - 改变 - 用于场景文本检测,它利用上下文信息和低级功能来增强基于分段的文本检测器的性能。在特征融合的阶段,我们引入交叉级注意模块来通过添加融合多缩放功能的注意机制来丰富文本的上下文信息。在概率图生成的阶段,提出了一种特征分解 - 重建模块来缓解大宽高比文本的过分分割问题,其根据其频率特性分解文本特征,然后通过添加低级特征来重建它。实验已经在两个公共基准数据集中进行,结果表明,我们的提出方法实现了最先进的性能。
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语义分割是自主车辆了解周围场景的关键技术。当代模型的吸引力表现通常以牺牲重计算和冗长的推理时间为代价,这对于自行车来说是无法忍受的。在低分辨率图像上使用轻量级架构(编码器 - 解码器或双路)或推理,最近的方法实现了非常快的场景解析,即使在单个1080TI GPU上以100多件FPS运行。然而,这些实时方法与基于扩张骨架的模型之间的性能仍有显着差距。为了解决这个问题,我们提出了一家专门为实时语义细分设计的高效底座。所提出的深层双分辨率网络(DDRNET)由两个深部分支组成,之间进行多个双边融合。此外,我们设计了一个名为Deep聚合金字塔池(DAPPM)的新上下文信息提取器,以基于低分辨率特征映射放大有效的接收字段和熔丝多尺度上下文。我们的方法在城市景观和Camvid数据集上的准确性和速度之间实现了新的最先进的权衡。特别是,在单一的2080Ti GPU上,DDRNET-23-Slim在Camvid测试组上的Citycapes试验组102 FPS上的102 FPS,74.7%Miou。通过广泛使用的测试增强,我们的方法优于最先进的模型,需要计算得多。 CODES和培训的型号在线提供。
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玻璃在现实世界中非常普遍。受玻璃区域的不确定性以及玻璃背后的各种复杂场景的影响,玻璃的存在对许多计算机视觉任务构成了严重的挑战,从而使玻璃分割成为重要的计算机视觉任务。玻璃没有自己的视觉外观,而只能传输/反映其周围环境的外观,从而与其他常见对象根本不同。为了解决此类具有挑战性的任务,现有方法通常会探索并结合深网络中不同特征级别的有用线索。由于存在级别不同的特征之间的特征差距,即,深层特征嵌入了更多高级语义,并且更好地定位目标对象,而浅层特征具有更大的空间尺寸,并保持更丰富,更详细的低级信息,因此,将这些特征融合到天真的融合将导致亚最佳溶液。在本文中,我们将有效的特征融合到两个步骤中,以朝着精确的玻璃分割。首先,我们试图通过开发可区分性增强(DE)模块来弥合不同级别特征之间的特征差距,该模块使特定于级别的特征成为更具歧视性的表示,从而减轻了融合不兼容的特征。其次,我们设计了一个基于焦点和探索的融合(FEBF)模块,以通过突出显示常见并探索级别差异特征之间的差异,从而在融合过程中丰富挖掘有用的信息。
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最近的非本地自我关注方法已经证明是有效地捕获用于语义细分的远程依赖性。这些方法通常形成RC * C的相似性图(通过压缩空间尺寸)或rhW * HW(通过压缩通道)来描述沿通道或空间尺寸的特征关系,其中C是通道,H和W的数量输入特征映射的空间尺寸。然而,这种做法倾向于沿着其他尺寸的浓缩特征依赖性,因此引起注意丢失,这可能导致小型/薄类别或大物体内部不一致的分割结果。为了解决这个问题,我们提出了一种重新的方法,即完全注意网络(FLANET),以编码单个相似性图中的空间和频道注意,同时保持高计算效率。具体地,对于每个频道图,我们的枫套可以通过新颖的完全注意模块收获来自所有其他信道地图的特征响应和相关的空间位置。我们的新方法在三个具有挑战性的语义细分数据集中实现了最先进的性能,即在城市景观测试集,ADE20K验证集和Pascal VOC测试集中的83.6%,46.99%和88.5% 。
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Considering the spectral properties of images, we propose a new self-attention mechanism with highly reduced computational complexity, up to a linear rate. To better preserve edges while promoting similarity within objects, we propose individualized processes over different frequency bands. In particular, we study a case where the process is merely over low-frequency components. By ablation study, we show that low frequency self-attention can achieve very close or better performance relative to full frequency even without retraining the network. Accordingly, we design and embed novel plug-and-play modules to the head of a CNN network that we refer to as FsaNet. The frequency self-attention 1) takes low frequency coefficients as input, 2) can be mathematically equivalent to spatial domain self-attention with linear structures, 3) simplifies token mapping ($1\times1$ convolution) stage and token mixing stage simultaneously. We show that the frequency self-attention requires $87.29\% \sim 90.04\%$ less memory, $96.13\% \sim 98.07\%$ less FLOPs, and $97.56\% \sim 98.18\%$ in run time than the regular self-attention. Compared to other ResNet101-based self-attention networks, FsaNet achieves a new state-of-the-art result ($83.0\%$ mIoU) on Cityscape test dataset and competitive results on ADE20k and VOCaug.
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单眼深度估计和语义分割是场景理解的两个基本目标。由于任务交互的优点,许多作品研究了联合任务学习算法。但是,大多数现有方法都无法充分利用语义标签,忽略提供的上下文结构,并且仅使用它们来监督分段拆分的预测,这限制了两个任务的性能。在本文中,我们提出了一个网络注入了上下文信息(CI-Net)来解决问题。具体而言,我们在编码器中引入自我关注块以产生注意图。通过由语义标签创建的理想注意图的监督,网络嵌入了上下文信息,使得它可以更好地理解场景并利用相关特征来进行准确的预测。此外,构造了一个特征共享模块,以使任务特征深入融合,并且设计了一致性损耗,以使特征相互引导。我们在NYU-Deaft-V2和Sun-RGBD数据集上评估所提出的CI-Net。实验结果验证了我们所提出的CI-Net可以有效提高语义分割和深度估计的准确性。
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Contextual information is vital in visual understanding problems, such as semantic segmentation and object detection. We propose a Criss-Cross Network (CCNet) for obtaining full-image contextual information in a very effective and efficient way. Concretely, for each pixel, a novel criss-cross attention module harvests the contextual information of all the pixels on its criss-cross path. By taking a further recurrent operation, each pixel can finally capture the full-image dependencies. Besides, a category consistent loss is proposed to enforce the criss-cross attention module to produce more discriminative features. Overall, CCNet is with the following merits: 1) GPU memory friendly. Compared with the non-local block, the proposed recurrent criss-cross attention module requires 11× less GPU memory usage. 2) High computational efficiency. The recurrent criss-cross attention significantly reduces FLOPs by about 85% of the non-local block. 3) The state-of-the-art performance. We conduct extensive experiments on semantic segmentation benchmarks including Cityscapes, ADE20K, human parsing benchmark LIP, instance segmentation benchmark COCO, video segmentation benchmark CamVid. In particular, our CCNet achieves the mIoU scores of 81.9%, 45.76% and 55.47% on the Cityscapes test set, the ADE20K validation set and the LIP validation set respectively, which are the new state-of-the-art results. The source codes are available at https://github.com/speedinghzl/CCNet.
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Camouflaged object detection (COD) aims to detect/segment camouflaged objects embedded in the environment, which has attracted increasing attention over the past decades. Although several COD methods have been developed, they still suffer from unsatisfactory performance due to the intrinsic similarities between the foreground objects and background surroundings. In this paper, we propose a novel Feature Aggregation and Propagation Network (FAP-Net) for camouflaged object detection. Specifically, we propose a Boundary Guidance Module (BGM) to explicitly model the boundary characteristic, which can provide boundary-enhanced features to boost the COD performance. To capture the scale variations of the camouflaged objects, we propose a Multi-scale Feature Aggregation Module (MFAM) to characterize the multi-scale information from each layer and obtain the aggregated feature representations. Furthermore, we propose a Cross-level Fusion and Propagation Module (CFPM). In the CFPM, the feature fusion part can effectively integrate the features from adjacent layers to exploit the cross-level correlations, and the feature propagation part can transmit valuable context information from the encoder to the decoder network via a gate unit. Finally, we formulate a unified and end-to-end trainable framework where cross-level features can be effectively fused and propagated for capturing rich context information. Extensive experiments on three benchmark camouflaged datasets demonstrate that our FAP-Net outperforms other state-of-the-art COD models. Moreover, our model can be extended to the polyp segmentation task, and the comparison results further validate the effectiveness of the proposed model in segmenting polyps. The source code and results will be released at https://github.com/taozh2017/FAPNet.
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由于自动驾驶系统的成功,城市场景中的图像分割最近引起了很多关注。然而,有关前景目标的表现不佳,例如交通灯和杆,仍然限制了其进一步的实际应用。在城市场景中,由于特殊的相机位置和3D透视投影,前景目标总是隐藏在周围的东西中。更糟糕的是,由于接收场的连续扩展,加剧了高级功能中的前景和背景类之间的不平衡。我们称之为伪装。在本文中,我们介绍了一个新的附加模块,命名为特征平衡网络(FBNet),以消除城市场景细分中的特征伪装。 FBNET由两个关键组件,即块,BCE(BWBCE)和双重特征调制器(DFM)组成。 BWBCE用作辅助损失,以确保在BackProjagation期间确保前景类的均匀梯度及其周围环境。与此同时,DFM打算在BWBCE的监督下,加强高级功能中的前景阶段的深度表示。这两种模块彼此互相促进,以便有效地易于伪装。我们所提出的方法在两个具有挑战性的城市场景基准,即城市景观和BDD100K上实现了一种新的最先进的分割性能。代码将被释放以进行复制。
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Unsupervised domain adaptation (UDA) for semantic segmentation is a promising task freeing people from heavy annotation work. However, domain discrepancies in low-level image statistics and high-level contexts compromise the segmentation performance over the target domain. A key idea to tackle this problem is to perform both image-level and feature-level adaptation jointly. Unfortunately, there is a lack of such unified approaches for UDA tasks in the existing literature. This paper proposes a novel UDA pipeline for semantic segmentation that unifies image-level and feature-level adaptation. Concretely, for image-level domain shifts, we propose a global photometric alignment module and a global texture alignment module that align images in the source and target domains in terms of image-level properties. For feature-level domain shifts, we perform global manifold alignment by projecting pixel features from both domains onto the feature manifold of the source domain; and we further regularize category centers in the source domain through a category-oriented triplet loss and perform target domain consistency regularization over augmented target domain images. Experimental results demonstrate that our pipeline significantly outperforms previous methods. In the commonly tested GTA5$\rightarrow$Cityscapes task, our proposed method using Deeplab V3+ as the backbone surpasses previous SOTA by 8%, achieving 58.2% in mIoU.
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准确的语义分割模型通常需要大量的计算资源,从而抑制其在实际应用中的使用。最近的作品依靠精心制作的轻质模型来快速推断。但是,这些模型不能灵活地适应不同的准确性和效率要求。在本文中,我们提出了一种简单但有效的微小语义细分(SLIMSEG)方法,该方法可以在推理期间以不同的能力执行,具体取决于所需的准确性效率 - 折衷。更具体地说,我们在训练过程中采用逐步向下知识蒸馏采用参数化通道。观察到每个子模型的分割结果之间的差异主要在语义边界附近,我们引入了额外的边界指导语义分割损失,以进一步提高每个子模型的性能。我们表明,我们提出的具有各种主流网络的Slimseg可以产生灵活的模型,从而使计算成本的动态调整和比独立模型更好。关于语义分割基准,城市景观和Camvid的广泛实验证明了我们框架的概括能力。
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现代的高性能语义分割方法采用沉重的主链和扩张的卷积来提取相关特征。尽管使用上下文和语义信息提取功能对于分割任务至关重要,但它为实时应用程序带来了内存足迹和高计算成本。本文提出了一种新模型,以实现实时道路场景语义细分的准确性/速度之间的权衡。具体来说,我们提出了一个名为“比例吸引的条带引导特征金字塔网络”(s \ textsuperscript {2} -fpn)的轻巧模型。我们的网络由三个主要模块组成:注意金字塔融合(APF)模块,比例吸引条带注意模块(SSAM)和全局特征Upsample(GFU)模块。 APF采用了注意力机制来学习判别性多尺度特征,并有助于缩小不同级别之间的语义差距。 APF使用量表感知的关注来用垂直剥离操作编码全局上下文,并建模长期依赖性,这有助于将像素与类似的语义标签相关联。此外,APF还采用频道重新加权块(CRB)来强调频道功能。最后,S \ TextSuperScript {2} -fpn的解码器然后采用GFU,该GFU用于融合APF和编码器的功能。已经对两个具有挑战性的语义分割基准进行了广泛的实验,这表明我们的方法通过不同的模型设置实现了更好的准确性/速度权衡。提出的模型已在CityScapes Dataset上实现了76.2 \%miou/87.3fps,77.4 \%miou/67fps和77.8 \%miou/30.5fps,以及69.6 \%miou,71.0 miou,71.0 \%miou,和74.2 \%\%\%\%\%\%。 miou在Camvid数据集上。这项工作的代码将在\ url {https://github.com/mohamedac29/s2-fpn提供。
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