在语义细分中进行了无监督的域的适应,以减轻对昂贵像素的依赖的依赖。它利用标有标记的源域数据集以及未标记的目标域图像来学习分割网络。在本文中,我们观察到现有的域不变学习框架的两个主要问题。 (1)由于特征分布对齐而分心,网络不能专注于分割任务。 (2)拟合源域数据很好地损害了目标域性能。为了解决这些问题,我们提出了减轻过度拟合源域的脱钩,并使最终模型能够更多地专注于细分任务。此外,我们提出自我歧视(SD),并引入辅助分类器,以使用伪标签学习更多歧视目标域特征。最后,我们建议在线增强自我训练(OEST),以在线方式上下文提高伪标签的质量。实验表明,我们的方法优于现有的最新方法,广泛的消融研究验证了每个组件的有效性。代码可在https://github.com/dvlab-research/decouplenet上找到。
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无监督的域适应性(UDA)旨在使在标记的源域上训练的模型适应未标记的目标域。在本文中,我们提出了典型的对比度适应(PROCA),这是一种无监督域自适应语义分割的简单有效的对比度学习方法。以前的域适应方法仅考虑跨各个域的阶级内表示分布的对齐,而阶层间结构关系的探索不足,从而导致目标域上的对齐表示可能不像在源上歧视的那样容易歧视。域了。取而代之的是,ProCA将类间信息纳入班级原型,并采用以班级为中心的分布对齐进行适应。通过将同一类原型与阳性和其他类原型视为实现以集体为中心的分配对齐方式的负面原型,Proca在经典领域适应任务上实现了最先进的性能,{\ em i.e. text {and} synthia $ \ to $ cityScapes}。代码可在\ href {https://github.com/jiangzhengkai/proca} {proca}获得代码
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Semantic segmentation is a key problem for many computer vision tasks. While approaches based on convolutional neural networks constantly break new records on different benchmarks, generalizing well to diverse testing environments remains a major challenge. In numerous real world applications, there is indeed a large gap between data distributions in train and test domains, which results in severe performance loss at run-time. In this work, we address the task of unsupervised domain adaptation in semantic segmentation with losses based on the entropy of the pixel-wise predictions. To this end, we propose two novel, complementary methods using (i) an entropy loss and (ii) an adversarial loss respectively. We demonstrate state-of-theart performance in semantic segmentation on two challenging "synthetic-2-real" set-ups 1 and show that the approach can also be used for detection.
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We consider the problem of unsupervised domain adaptation in semantic segmentation. A key in this campaign consists in reducing the domain shift, i.e., enforcing the data distributions of the two domains to be similar. One of the common strategies is to align the marginal distribution in the feature space through adversarial learning. However, this global alignment strategy does not consider the category-level joint distribution. A possible consequence of such global movement is that some categories which are originally well aligned between the source and target may be incorrectly mapped, thus leading to worse segmentation results in target domain. To address this problem, we introduce a category-level adversarial network, aiming to enforce local semantic consistency during the trend of global alignment. Our idea is to take a close look at the category-level joint distribution and align each class with an adaptive adversarial loss. Specifically, we reduce the weight of the adversarial loss for category-level aligned features while increasing the adversarial force for those poorly aligned. In this process, we decide how well a feature is category-level aligned between source and target by a co-training approach. In two domain adaptation tasks, i.e., GTA5 → Cityscapes and SYN-THIA → Cityscapes, we validate that the proposed method matches the state of the art in segmentation accuracy.
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由于难以获得地面真理标签,从虚拟世界数据集学习对于像语义分割等现实世界的应用非常关注。从域适应角度来看,关键挑战是学习输入的域名签名表示,以便从虚拟数据中受益。在本文中,我们提出了一种新颖的三叉戟架构,该架构强制执行共享特征编码器,同时满足对抗源和目标约束,从而学习域不变的特征空间。此外,我们还介绍了一种新颖的训练管道,在前向通过期间能够自我引起的跨域数据增强。这有助于进一步减少域间隙。结合自我培训过程,我们在基准数据集(例如GTA5或Synthia适应城市景观)上获得最先进的结果。Https://github.com/hmrc-ael/trideadapt提供了代码和预先训练的型号。
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Self-training is a competitive approach in domain adaptive segmentation, which trains the network with the pseudo labels on the target domain. However inevitably, the pseudo labels are noisy and the target features are dispersed due to the discrepancy between source and target domains. In this paper, we rely on representative prototypes, the feature centroids of classes, to address the two issues for unsupervised domain adaptation. In particular, we take one step further and exploit the feature distances from prototypes that provide richer information than mere prototypes. Specifically, we use it to estimate the likelihood of pseudo labels to facilitate online correction in the course of training. Meanwhile, we align the prototypical assignments based on relative feature distances for two different views of the same target, producing a more compact target feature space. Moreover, we find that distilling the already learned knowledge to a self-supervised pretrained model further boosts the performance. Our method shows tremendous performance advantage over state-of-the-art methods. We will make the code publicly available.
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受益于从特定情况(源)收集的相当大的像素级注释,训练有素的语义分段模型表现得非常好,但由于大域移位而导致的新情况(目标)失败。为了缓解域间隙,先前的跨域语义分段方法始终在域对齐期间始终假设源数据和目标数据的共存。但是,在实际方案中访问源数据可能会引发隐私问题并违反知识产权。为了解决这个问题,我们专注于一个有趣和具有挑战性的跨域语义分割任务,其中仅向目标域提供训练源模型。具体地,我们提出了一种称为ATP的统一框架,其包括三种方案,即特征对准,双向教学和信息传播。首先,我们设计了课程熵最小化目标,以通过提供的源模型隐式对准目标功能与看不见的源特征。其次,除了vanilla自我训练中的正伪标签外,我们是第一个向该领域引入负伪标签的,并开发双向自我训练策略,以增强目标域中的表示学习。最后,采用信息传播方案来通过伪半监督学习进一步降低目标域内的域内差异。综合与跨城市驾驶数据集的广泛结果验证\ TextBF {ATP}产生最先进的性能,即使是需要访问源数据的方法。
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语义细分是智能车辆了解环境的重要任务。当前的深度学习方法需要大量的标记数据进行培训。手动注释很昂贵,而模拟器可以提供准确的注释。但是,在实际场景中应用时,使用模拟器数据训练的语义分割模型的性能将大大降低。对于语义分割的无监督域适应性(UDA)最近引起了越来越多的研究注意力,旨在减少域间隙并改善目标域的性能。在本文中,我们提出了一种新型的基于两阶段熵的UDA方法,用于语义分割。在第一阶段,我们设计了一个阈值适应的无监督局灶性损失,以使目标域中的预测正常,该预测具有轻度的梯度中和机制,并减轻了在基于熵方法中几乎没有优化硬样品的问题。在第二阶段,我们引入了一种名为跨域图像混合(CIM)的数据增强方法,以弥合两个域的语义知识。我们的方法在合成景观和gta5-to-cityscapes上使用DeepLabV2和使用轻量级的Bisenet实现了最新的58.4%和59.6%的MIOS和59.6%的Mious。
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深度学习极大地提高了语义细分的性能,但是,它的成功依赖于大量注释的培训数据的可用性。因此,许多努力致力于域自适应语义分割,重点是将语义知识从标记的源域转移到未标记的目标域。现有的自我训练方法通常需要多轮训练,而基于对抗训练的另一个流行框架已知对超参数敏感。在本文中,我们提出了一个易于训练的框架,该框架学习了域自适应语义分割的域不变原型。特别是,我们表明域的适应性与很少的学习共享一个共同的角色,因为两者都旨在识别一些从大量可见数据中学到的知识的看不见的数据。因此,我们提出了一个统一的框架,用于域适应和很少的学习。核心思想是使用从几个镜头注释的目标图像中提取的类原型来对源图像和目标图像的像素进行分类。我们的方法仅涉及一个阶段训练,不需要对大规模的未经通知的目标图像进行培训。此外,我们的方法可以扩展到域适应性和几乎没有射击学习的变体。关于适应GTA5到CITYSCAPES和合成景观的实验表明,我们的方法实现了对最先进的竞争性能。
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虽然监督语义分割存在重大进展,但由于领域偏差,将分段模型部署到解除域来仍然具有挑战性。域适应可以通过将知识从标记的源域传输到未标记的目标域来帮助。以前的方法通常尝试执行对全局特征的适应,然而,通常忽略要计入特征空间中的每个像素的本地语义附属机构,导致较少的可辨性。为解决这个问题,我们提出了一种用于细粒度阶级对齐的新型语义原型对比学习框架。具体地,语义原型提供了用于每个像素鉴别的表示学习的监控信号,并且需要在特征空间中的源极和目标域的每个像素来反映相应的语义原型的内容。通过这种方式,我们的框架能够明确地制作较近的类别的像素表示,并且进一步越来越多地分开,以改善分割模型的鲁棒性以及减轻域移位问题。与最先进的方法相比,我们的方法易于实施并达到优异的结果,如众多实验所展示的那样。代码在[此HTTPS URL](https://github.com/binhuixie/spcl)上公开可用。
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Convolutional neural network-based approaches for semantic segmentation rely on supervision with pixel-level ground truth, but may not generalize well to unseen image domains. As the labeling process is tedious and labor intensive, developing algorithms that can adapt source ground truth labels to the target domain is of great interest. In this paper, we propose an adversarial learning method for domain adaptation in the context of semantic segmentation. Considering semantic segmentations as structured outputs that contain spatial similarities between the source and target domains, we adopt adversarial learning in the output space. To further enhance the adapted model, we construct a multi-level adversarial network to effectively perform output space domain adaptation at different feature levels. Extensive experiments and ablation study are conducted under various domain adaptation settings, including synthetic-to-real and cross-city scenarios. We show that the proposed method performs favorably against the stateof-the-art methods in terms of accuracy and visual quality.
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语义细分是一种关键技术,涉及高分辨率遥感(HRS)图像的自动解释,并引起了遥感社区的广泛关注。由于其层次表示能力,深度卷积神经网络(DCNN)已成功应用于HRS图像语义分割任务。但是,对大量培训数据的严重依赖性以及对数据分布变化的敏感性严重限制了DCNNS在HRS图像的语义分割中的潜在应用。这项研究提出了一种新型的无监督域适应性语义分割网络(MemoryAdaptnet),用于HRS图像的语义分割。 MemoryAdaptnet构建了一种输出空间对抗学习方案,以弥合源域和目标域之间的域分布差异,并缩小域移位的影响。具体而言,我们嵌入了一个不变的特征内存模块来存储不变的域级上下文信息,因为从对抗学习获得的功能仅代表当前有限输入的变体特征。该模块由类别注意力驱动的不变域级上下文集合模块集成到当前伪不变功能,以进一步增强像素表示。基于熵的伪标签滤波策略用于更新当前目标图像的高额伪不变功能的内存模块。在三个跨域任务下进行的广泛实验表明,我们提出的记忆ADAPTNET非常优于最新方法。
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本文提出了一种新颖的像素级分布正则化方案(DRSL),用于自我监督的语义分割域的适应性。在典型的环境中,分类损失迫使语义分割模型贪婪地学习捕获类间变化的表示形式,以确定决策(类)边界。由于域的转移,该决策边界在目标域中未对齐,从而导致嘈杂的伪标签对自我监督域的适应性产生不利影响。为了克服这一限制,以及捕获阶层间变化,我们通过类感知的多模式分布学习(MMDL)捕获了像素级内的类内变化。因此,捕获阶层内变化所需的信息与阶层间歧视所需的信息明确分开。因此,捕获的功能更具信息性,导致伪噪声低的伪标记。这种分离使我们能够使用前者的基于跨凝结的自学习,在判别空间和多模式分布空间中进行单独的对齐。稍后,我们通过明确降低映射到同一模式的目标和源像素之间的距离来提出一种新型的随机模式比对方法。距离度量标签上计算出的距离度量损失,并从多模式建模头部反向传播,充当与分割头共享的基本网络上的正常化程序。关于合成到真实域的适应设置的全面实验的结果,即GTA-V/Synthia to CityScapes,表明DRSL的表现优于许多现有方法(MIOU的最小余量为2.3%和2.5%,用于MIOU,而合成的MIOU到CityScapes)。
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无监督的域适应(UDA)旨在使源域上培训的模型适应到新的目标域,其中没有可用标记的数据。在这项工作中,我们调查从合成计算机生成的域的UDA的问题,以用于学习语义分割的类似但实际的域。我们提出了一种与UDA的一致性正则化方法结合的语义一致的图像到图像转换方法。我们克服了将合成图像转移到真实的图像的先前限制。我们利用伪标签来学习生成的图像到图像转换模型,该图像到图像转换模型从两个域上的语义标签接收额外的反馈。我们的方法优于最先进的方法,将图像到图像转换和半监督学习与相关域适应基准,即Citycapes和Synthia上的CutyCapes和Synthia进行了全面的学习。
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Domain adaptation for semantic image segmentation is very necessary since manually labeling large datasets with pixel-level labels is expensive and time consuming. Existing domain adaptation techniques either work on limited datasets, or yield not so good performance compared with supervised learning. In this paper, we propose a novel bidirectional learning framework for domain adaptation of segmentation. Using the bidirectional learning, the image translation model and the segmentation adaptation model can be learned alternatively and promote to each other. Furthermore, we propose a self-supervised learning algorithm to learn a better segmentation adaptation model and in return improve the image translation model. Experiments show that our method is superior to the state-of-the-art methods in domain adaptation of segmentation with a big margin. The source code is available at https://github.com/liyunsheng13/BDL.
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在这项工作中,我们试图通过设计简单和紧凑的条件领域的逆势培训方法来解决无监督的域适应。我们首先重新审视简单的级联调节策略,其中特征与输出预测连接为鉴别器的输入。我们发现倾斜策略遭受了弱势调节力量。我们进一步证明扩大连接预测的规范可以有效地激励条件域对齐。因此,我们通过将输出预测标准化具有相同的特征的输出预测来改善连接调节,并且派生方法作为归一化输出调节器〜(名词)。然而,对域对齐的原始输出预测的调理,名词遭受目标域的不准确预测。为此,我们建议将原型空间中的跨域特征对齐方式而不是输出空间。将新的原型基于原型的调节与名词相结合,我们将增强方法作为基于原型的归一化输出调节器〜(代词)。对象识别和语义分割的实验表明,名词可以有效地对准域跨域的多模态结构,甚至优于最先进的域侵犯训练方法。与基于原型的调节一起,代词进一步提高了UDA的多个对象识别基准上的名词的适应性能。
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了解驾驶场景中的雾图像序列对于自主驾驶至关重要,但是由于难以收集和注释不利天气的现实世界图像,这仍然是一项艰巨的任务。最近,自我训练策略被认为是无监督域适应的强大解决方案,通过生成目标伪标签并重新训练模型,它迭代地将模型从源域转化为目标域。但是,选择自信的伪标签不可避免地会遭受稀疏与准确性之间的冲突,这两者都会导致次优模型。为了解决这个问题,我们利用了驾驶场景的雾图图像序列的特征,以使自信的伪标签致密。具体而言,基于顺序图像数据的局部空间相似性和相邻时间对应的两个发现,我们提出了一种新型的目标域驱动的伪标签扩散(TDO-DIF)方案。它采用超像素和光学流来识别空间相似性和时间对应关系,然后扩散自信但稀疏的伪像标签,或者是由流量链接的超像素或时间对应对。此外,为了确保扩散像素的特征相似性,我们在模型重新训练阶段引入了局部空间相似性损失和时间对比度损失。实验结果表明,我们的TDO-DIF方案有助于自适应模型在两个公共可用的天然雾化数据集(超过雾气的Zurich and Forggy驾驶)上实现51.92%和53.84%的平均跨工会(MIOU),这超过了最态度ART无监督的域自适应语义分割方法。可以在https://github.com/velor2012/tdo-dif上找到模型和数据。
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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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无监督的域适应性(UDA)旨在使标记的源域的模型适应未标记的目标域。现有的基于UDA的语义细分方法始终降低像素级别,功能级别和输出级别的域移动。但是,几乎所有这些都在很大程度上忽略了上下文依赖性,该依赖性通常在不同的领域共享,从而导致较不怀疑的绩效。在本文中,我们提出了一个新颖的环境感知混音(camix)框架自适应语义分割的框架,该框架以完全端到端的可训练方式利用了上下文依赖性的这一重要线索作为显式的先验知识,以增强对适应性的适应性目标域。首先,我们通过利用积累的空间分布和先前的上下文关系来提出上下文掩盖的生成策略。生成的上下文掩码在这项工作中至关重要,并将指导三个不同级别的上下文感知域混合。此外,提供了背景知识,我们引入了重要的一致性损失,以惩罚混合学生预测与混合教师预测之间的不一致,从而减轻了适应性的负面转移,例如早期绩效降级。广泛的实验和分析证明了我们方法对广泛使用的UDA基准的最新方法的有效性。
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在无监督的域自适应(UDA)语义分割中,基于蒸馏的方法目前在性能上占主导地位。但是,蒸馏技术需要使多阶段的过程和许多培训技巧复杂化。在本文中,我们提出了一种简单而有效的方法,可以实现高级蒸馏方法的竞争性能。我们的核心思想是从边界和功能的观点充分探索目标域信息。首先,我们提出了一种新颖的混合策略,以产生具有地面标签的高质量目标域边界。与以前的作品中的源域边界不同,我们选择了高信心目标域区域,然后将其粘贴到源域图像中。这样的策略可以使用正确的标签在目标域(目标域对象区域的边缘)中生成对象边界。因此,可以通过学习混合样品来有效地捕获目标域的边界信息。其次,我们设计了多层对比损失,以改善目标域数据的表示,包括像素级和原型级对比度学习。通过结合两种建议的方法,可以提取更多的判别特征,并且可以更好地解决目标域的硬对象边界。对两个常用基准测试的实验结果(\ textit {i.e。},gta5 $ \ rightarrow $ cityScapes and synthia $ \ rightarrow $ cityScapes)表明,我们的方法在复杂的蒸馏方法上取得了竞争性能。值得注意的是,对于Synthia $ \ rightarrow $ CityScapes方案,我们的方法以$ 57.8 \%$ MIOU和$ 64.6 \%$ MIOU的16堂课和16堂课实现了最先进的性能。代码可在https://github.com/ljjcoder/ehtdi上找到。
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