Event cameras, offering high temporal resolutions and high dynamic ranges, have brought a new perspective to address common challenges (e.g., motion blur and low light) in monocular depth estimation. However, how to effectively exploit the sparse spatial information and rich temporal cues from asynchronous events remains a challenging endeavor. To this end, we propose a novel event-based monocular depth estimator with recurrent transformers, namely EReFormer, which is the first pure transformer with a recursive mechanism to process continuous event streams. Technically, for spatial modeling, a novel transformer-based encoder-decoder with a spatial transformer fusion module is presented, having better global context information modeling capabilities than CNN-based methods. For temporal modeling, we design a gate recurrent vision transformer unit that introduces a recursive mechanism into transformers, improving temporal modeling capabilities while alleviating the expensive GPU memory cost. The experimental results show that our EReFormer outperforms state-of-the-art methods by a margin on both synthetic and real-world datasets. We hope that our work will attract further research to develop stunning transformers in the event-based vision community. Our open-source code can be found in the supplemental material.
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Monocular depth estimation can play an important role in addressing the issue of deriving scene geometry from 2D images. It has been used in a variety of industries, including robots, self-driving cars, scene comprehension, 3D reconstructions, and others. The goal of our method is to create a lightweight machine-learning model in order to predict the depth value of each pixel given only a single RGB image as input with the Unet structure of the image segmentation network. We use the NYU Depth V2 dataset to test the structure and compare the result with other methods. The proposed method achieves relatively high accuracy and low rootmean-square error.
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透明的物体广泛用于工业自动化和日常生活中。但是,强大的视觉识别和对透明物体的感知一直是一个主要挑战。目前,由于光的折射和反射,大多数商用级深度摄像机仍然不擅长感知透明物体的表面。在这项工作中,我们从单个RGB-D输入中提出了一种基于变压器的透明对象深度估计方法。我们观察到,变压器的全球特征使得更容易提取上下文信息以执行透明区域的深度估计。此外,为了更好地增强细粒度的特征,功能融合模块(FFM)旨在帮助连贯的预测。我们的经验证据表明,与以前的最新基于卷积的数据集相比,我们的模型在最近的流行数据集中有了重大改进,例如RMSE增长25%,RER增长21%。广泛的结果表明,我们的基于变压器的模型可以更好地汇总对象的RGB和不准确的深度信息,以获得更好的深度表示。我们的代码和预培训模型将在https://github.com/yuchendoudou/tode上找到。
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基于注意力的模型(例如变压器)在密集的预测任务(例如语义分割)上表现出出色的性能,因为它们可以捕获图像中的长期依赖性。但是,到目前为止,很少探索变压器对单眼深度预测的好处。本文基于室内NYUV2数据集和室外KITTI数据集的深度估计任务的各种基于变压器的模型。我们提出了一种新型的基于注意力的架构,即单眼深度估计的深度构建器,该估计使用多头自我注意力来生成多尺度特征图,这些图由我们提出的解码器网络有效地组合。我们还提出了一个跨键模块,该模块将深度范围划分为每个图像可自适应估计的中心值的垃圾箱。估计的最终深度是每个像素的垃圾箱中心的线性组合。 TransBins模块在编码阶段使用变压器模块利用全局接收场。 NYUV2和KITTI深度估计基准的实验结果表明,我们提出的方法将最新方法提高了3.3%,在根平方误差(RMSE)方面分别将最新方法提高了3.3%。
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作为许多自主驾驶和机器人活动的基本组成部分,如自我运动估计,障碍避免和场景理解,单眼深度估计(MDE)引起了计算机视觉和机器人社区的极大关注。在过去的几十年中,已经开发了大量方法。然而,据我们所知,对MDE没有全面调查。本文旨在通过审查1970年至2021年之间发布的197个相关条款来弥补这一差距。特别是,我们为涵盖各种方法的MDE提供了全面的调查,介绍了流行的绩效评估指标并汇总公开的数据集。我们还总结了一些代表方法的可用开源实现,并比较了他们的表演。此外,我们在一些重要的机器人任务中审查了MDE的应用。最后,我们通过展示一些有希望的未来研究方向来结束本文。预计本调查有助于读者浏览该研究领域。
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近年来,尤其是在户外环境中,自我监督的单眼深度估计已取得了重大进展。但是,在大多数现有数据被手持设备捕获的室内场景中,深度预测结果无法满足。与室外环境相比,使用自我监督的方法估算室内环境的单眼视频深度,导致了两个额外的挑战:(i)室内视频序列的深度范围在不同的框架上有很大变化,使深度很难进行。网络以促进培训的一致深度线索; (ii)用手持设备记录的室内序列通常包含更多的旋转运动,这使姿势网络难以预测准确的相对摄像头姿势。在这项工作中,我们通过对这些挑战进行特殊考虑并巩固了一系列良好实践,以提高自我监督的单眼深度估计室内环境的表现,从而提出了一种新颖的框架单声道++。首先,提出了具有基于变压器的比例回归网络的深度分解模块,以明确估算全局深度尺度因子,预测的比例因子可以指示最大深度值。其次,我们不像以前的方法那样使用单阶段的姿势估计策略,而是建议利用残留姿势估计模块来估计相对摄像机在连续迭代的跨帧中构成。第三,为了为我们的残留姿势估计模块纳入广泛的坐标指南,我们建议直接在输入上执行坐标卷积编码,以实现姿势网络。提出的方法在各种基准室内数据集(即Euroc Mav,Nyuv2,扫描仪和7片)上进行了验证,证明了最先进的性能。
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变压器在自然语言处理中的成功最近引起了计算机视觉领域的关注。由于能够学习长期依赖性,变压器已被用作广泛使用的卷积运算符的替代品。事实证明,这种替代者在许多任务中都取得了成功,其中几种最先进的方法依靠变压器来更好地学习。在计算机视觉中,3D字段还见证了使用变压器来增加3D卷积神经网络和多层感知器网络的增加。尽管许多调查都集中在视力中的变压器上,但由于与2D视觉相比,由于数据表示和处理的差异,3D视觉需要特别注意。在这项工作中,我们介绍了针对不同3D视觉任务的100多种变压器方法的系统和彻底审查,包括分类,细分,检测,完成,姿势估计等。我们在3D Vision中讨论了变形金刚的设计,该设计使其可以使用各种3D表示形式处理数据。对于每个应用程序,我们强调了基于变压器的方法的关键属性和贡献。为了评估这些方法的竞争力,我们将它们的性能与12个3D基准测试的常见非转化方法进行了比较。我们通过讨论3D视觉中变压器的不同开放方向和挑战来结束调查。除了提出的论文外,我们的目标是频繁更新最新的相关论文及其相应的实现:https://github.com/lahoud/3d-vision-transformers。
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深度估计对于各种重要的现实世界应用至关重要,例如自动驾驶。但是,在高速场景中,它遭受了严重的性能退化,因为传统相机只能捕获模糊的图像。为了解决这个问题,Spike摄像头旨在以高框架速率捕获像素的亮度强度。但是,使用传统的单眼或立体声深度估计算法,使用尖峰摄像机的深度估计仍然非常具有挑战性,这些算法基于光度一致性。在本文中,我们提出了一种新型的不确定性引导深度融合(UGDF)框架,以融合Spike摄像机的单眼和立体声深度估计网络的预测。我们的框架是由于立体声尖峰深度估计在近距离取得更好的结果,而单眼尖峰深度估计获得了更好的结果。因此,我们引入了具有联合培训策略的双任务深度估计结构,并估算了分布式不确定性以融合单眼和立体声结果。为了证明尖峰深度估计比传统的摄像头深度估计的优势,我们为一个名为CitySpike20k的尖峰深度数据集,其中包含20k配对的样品,以进行尖峰深度估计。 UGDF在CitySpike20k上取得了最新的结果,超过了所有单眼或立体声尖峰深度估计基线。我们进行了广泛的实验,以评估我们方法对CitySpike20k的有效性和概括。据我们所知,我们的框架是第一个用于尖峰摄像头深度估算的双任务融合框架。代码和数据集将发布。
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大多数现有的RGB-D突出物体检测方法利用卷积操作并构建复杂的交织融合结构来实现跨模型信息集成。卷积操作的固有局部连接将基于卷积的方法的性能进行了限制到天花板的性能。在这项工作中,我们从全球信息对齐和转换的角度重新思考此任务。具体地,所提出的方法(Transcmd)级联几个跨模型集成单元来构造基于自上而下的变换器的信息传播路径(TIPP)。 Transcmd将多尺度和多模态特征集成作为序列到序列上下文传播和内置于变压器上的更新过程。此外,考虑到二次复杂性W.R.T.输入令牌的数量,我们设计了具有可接受的计算成本的修补程序令牌重新嵌入策略(Ptre)。七个RGB-D SOD基准数据集上的实验结果表明,在配备TIPP时,简单的两流编码器 - 解码器框架可以超越最先进的基于CNN的方法。
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卷积神经网络(CNN)已成为医疗图像分割任务的共识。但是,由于卷积操作的性质,它们在建模长期依赖性和空间相关性时受到限制。尽管最初开发了变压器来解决这个问题,但它们未能捕获低级功能。相比之下,证明本地和全球特征对于密集的预测至关重要,例如在具有挑战性的环境中细分。在本文中,我们提出了一种新型方法,该方法有效地桥接了CNN和用于医学图像分割的变压器。具体而言,我们使用开创性SWIN变压器模块和一个基于CNN的编码器设计两个多尺度特征表示。为了确保从上述两个表示获得的全局和局部特征的精细融合,我们建议在编码器编码器结构的跳过连接中提出一个双层融合(DLF)模块。在各种医学图像分割数据集上进行的广泛实验证明了Hiformer在计算复杂性以及定量和定性结果方面对其他基于CNN的,基于变压器和混合方法的有效性。我们的代码可在以下网址公开获取:https://github.com/amirhossein-kz/hiformer
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自我监督的学习已经为单眼深度估计显示出非常有希望的结果。场景结构和本地细节都是高质量深度估计的重要线索。最近的作品遭受了场景结构的明确建模,并正确处理细节信息,这导致了预测结果中的性能瓶颈和模糊人工制品。在本文中,我们提出了具有两个有效贡献的通道 - 明智的深度估计网络(Cadepth-Net):1)结构感知模块采用自我关注机制来捕获远程依赖性并聚合在信道中的识别特征尺寸,明确增强了场景结构的感知,获得了更好的场景理解和丰富的特征表示。 2)细节强调模块重新校准通道 - 方向特征映射,并选择性地强调信息性功能,旨在更有效地突出至关重要的本地细节信息和熔断器不同的级别功能,从而更精确,更锐化深度预测。此外,广泛的实验验证了我们方法的有效性,并表明我们的模型在基蒂基准和Make3D数据集中实现了最先进的结果。
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Detection Transformer (DETR) and Deformable DETR have been proposed to eliminate the need for many hand-designed components in object detection while demonstrating good performance as previous complex hand-crafted detectors. However, their performance on Video Object Detection (VOD) has not been well explored. In this paper, we present TransVOD, the first end-to-end video object detection system based on spatial-temporal Transformer architectures. The first goal of this paper is to streamline the pipeline of VOD, effectively removing the need for many hand-crafted components for feature aggregation, e.g., optical flow model, relation networks. Besides, benefited from the object query design in DETR, our method does not need complicated post-processing methods such as Seq-NMS. In particular, we present a temporal Transformer to aggregate both the spatial object queries and the feature memories of each frame. Our temporal transformer consists of two components: Temporal Query Encoder (TQE) to fuse object queries, and Temporal Deformable Transformer Decoder (TDTD) to obtain current frame detection results. These designs boost the strong baseline deformable DETR by a significant margin (2 %-4 % mAP) on the ImageNet VID dataset. TransVOD yields comparable performances on the benchmark of ImageNet VID. Then, we present two improved versions of TransVOD including TransVOD++ and TransVOD Lite. The former fuses object-level information into object query via dynamic convolution while the latter models the entire video clips as the output to speed up the inference time. We give detailed analysis of all three models in the experiment part. In particular, our proposed TransVOD++ sets a new state-of-the-art record in terms of accuracy on ImageNet VID with 90.0 % mAP. Our proposed TransVOD Lite also achieves the best speed and accuracy trade-off with 83.7 % mAP while running at around 30 FPS on a single V100 GPU device. Code and models will be available for further research.
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自我监督的单眼深度估计是一种有吸引力的解决方案,不需要难以供应的深度标签进行训练。卷积神经网络(CNN)最近在这项任务中取得了巨大成功。但是,他们的受欢迎的领域有限地限制了现有的网络体系结构,以便在本地进行推理,从而抑制了自我监督范式的有效性。鉴于Vision Transformers(VIT)最近取得的成功,我们提出了Monovit,这是一个崭新的框架,结合了VIT模型支持的全球推理以及自我监督的单眼深度估计的灵活性。通过将普通的卷积与变压器块相结合,我们的模型可以在本地和全球范围内推理,从而在较高的细节和准确性上产生深度预测,从而使MonoVit可以在已建立的Kitti数据集中实现最先进的性能。此外,Monovit证明了其在其他数据集(例如Make3D和Drivingstereo)上的出色概括能力。
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用于深度卷积神经网络的视频插值的现有方法,因此遭受其内在限制,例如内部局限性核心权重和受限制的接收领域。为了解决这些问题,我们提出了一种基于变换器的视频插值框架,允许内容感知聚合权重,并考虑具有自我关注操作的远程依赖性。为避免全球自我关注的高计算成本,我们将当地注意的概念引入视频插值并将其扩展到空间域。此外,我们提出了一个节省时间的分离策略,以节省内存使用,这也提高了性能。此外,我们开发了一种多尺度帧合成方案,以充分实现变压器的潜力。广泛的实验证明了所提出的模型对最先进的方法来说,定量和定性地在各种基准数据集上进行定量和定性。
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图像的深度估计是自动驾驶3D感知的基本步骤,并且是LIDAR等昂贵深度传感器的经济替代方案。时间光度限制可实现无标签的自制深度估计,从而进一步促进其应用。但是,大多数现有方法仅根据每个单眼图像来预测深度​​,并忽略多个周围相机之间的相关性,这些相机通常可用于现代自动驾驶车辆。在本文中,我们提出了一种环绕方法,以合并来自多个周围视图的信息,以预测跨相机的深度图。具体来说,我们采用联合网络来处理所有周围的观点,并提出跨视图变压器,从多个视图中有效融合信息。我们应用跨视图自我注意力,有效地实现多相机特征图之间的全局相互作用。与自我监督的单眼深度估计不同,我们能够预测给定多相机外部矩阵的现实世界量表。为了实现这一目标,我们采用了两框结构,从而提取尺度感知的伪深度以预处理模型。此外,我们没有预测每个摄像机的自我运动,而是估计车辆的普遍自我运动并将其传输到每种视图中以实现多视图的自我运动一致性。在实验中,我们的方法在具有挑战性的多相机深度估计数据集DDAD和NUSCENES上实现了最新的性能。
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在本文中,我们串联串联一个实时单手抄语和密集的测绘框架。对于姿势估计,串联基于关键帧的滑动窗口执行光度束调整。为了增加稳健性,我们提出了一种新颖的跟踪前端,使用从全局模型中呈现的深度图来执行密集的直接图像对齐,该模型从密集的深度预测逐渐构建。为了预测密集的深度映射,我们提出了通过分层构造具有自适应视图聚合的3D成本卷来平衡关键帧之间的不同立体声基线的3D成本卷来使用整个活动密钥帧窗口的级联视图 - 聚合MVSNet(CVA-MVSNET)。最后,将预测的深度映射融合到表示为截短的符号距离函数(TSDF)体素网格的一致的全局映射中。我们的实验结果表明,在相机跟踪方面,串联优于其他最先进的传统和学习的单眼视觉径管(VO)方法。此外,串联示出了最先进的实时3D重建性能。
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事件摄像头是一种新兴的生物启发的视觉传感器,每像素亮度不同步地变化。它具有高动态范围,高速响应和低功率预算的明显优势,使其能够在不受控制的环境中最好地捕获本地动作。这激发了我们释放事件摄像机进行人姿势估计的潜力,因为很少探索人类姿势估计。但是,由于新型范式从传统的基于框架的摄像机转变,时间间隔中的事件信号包含非常有限的信息,因为事件摄像机只能捕获移动的身体部位并忽略那些静态的身体部位,从而导致某些部位不完整甚至在时间间隔中消失。本文提出了一种新型的密集连接的复发架构,以解决不完整信息的问题。通过这种经常性的体系结构,我们可以明确地对跨时间步骤的顺序几何一致性进行明确模拟,从而从以前的帧中积累信息以恢复整个人体,从而从事件数据中获得稳定且准确的人类姿势估计。此外,为了更好地评估我们的模型,我们收集了一个基于人类姿势注释的大型多模式事件数据集,该数据集是迄今为止我们所知的最具挑战性的数据集。两个公共数据集和我们自己的数据集的实验结果证明了我们方法的有效性和强度。代码可以在线提供,以促进未来的研究。
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显着对象检测是预测给定场景中人类参加区域的任务。融合深度信息已被证明在此任务中有效。该问题的主要挑战是如何从RGB模式和深度模式中汇总互补信息。但是,传统的深层模型在很大程度上依赖CNN特征提取器,并且通常会忽略远距离的依赖性。在这项工作中,我们提出了基于双Swin-Transformer的相互交互式网络。我们采用Swin-Transformer作为RGB和深度模态的特征提取器,以模拟视觉输入中的远程依赖性。在将两个特征分支融合到一个分支之前,将应用基于注意力的模块来增强每​​种模式的特征。我们设计了一个基于自我注意力的跨模式交互模块和一个封闭式的模态注意模块,以利用两种方式之间的互补信息。对于显着解码,我们创建了通过密集的连接增强的不同阶段,并保持解码的内存,而多级编码功能则被同时考虑。考虑到不准确的深度图问题,我们将早期阶段的RGB特征收集到跳过卷积模块中,以提供从RGB模式到最终显着性预测的更多指导。此外,我们添加了边缘监督以使功能学习过程正常。对四个评估指标的五个标准RGB-D SOD基准数据集进行了全面的实验,证明了所提出的DTMINET方法的优势。
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与卷积神经网络(CNN)相比,视觉变压器(VIT)正在变得越来越流行和主导技术。作为计算机视觉中苛刻的技术,VIT已成功解决了各种视觉问题,同时着眼于远程关系。在本文中,我们首先介绍自我注意机制的基本概念和背景。接下来,我们提供了最新表现最好的VIT方法的全面概述,该方法在强度和弱点,计算成本以及培训和测试数据集方面描述。我们彻底比较了流行基准数据集上各种VIT算法和大多数代表性CNN方法的性能。最后,我们通过有见地的观察来探索一些局限性,并提供进一步的研究方向。项目页面以及论文集可通过https://github.com/khawar512/vit-survey获得
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多年来,卷积神经网络(CNN)已成为多种计算机视觉任务的事实上的标准。尤其是,基于开创性体系结构(例如具有跳过连接的U形模型)或具有金字塔池的Artous卷积的深度神经网络已针对广泛的医学图像分析任务量身定制。此类架构的主要优点是它们容易拘留多功能本地功能。然而,作为一般共识,CNN无法捕获由于卷积操作的固有性能的内在特性而捕获长期依赖性和空间相关性。另外,从全球信息建模中获利的变压器源于自我发项机制,最近在自然语言处理和计算机视觉方面取得了出色的表现。然而,以前的研究证明,局部和全局特征对于密集预测的深层模型至关重要,例如以不同的形状和配置对复杂的结构进行分割。为此,本文提出了TransDeeplab,这是一种新型的DeepLab样纯变压器,用于医学图像分割。具体而言,我们用移动的窗口利用层次旋转式变形器来扩展DeepLabV3并建模非常有用的空间金字塔池(ASPP)模块。对相关文献的彻底搜索结果是,我们是第一个用基于纯变压器模型对开创性DeepLab模型进行建模的人。关于各种医学图像分割任务的广泛实验证明,我们的方法在视觉变压器和基于CNN的方法的合并中表现出色或与大多数当代作品相提并论,并显着降低了模型复杂性。代码和训练有素的模型可在https://github.com/rezazad68/transdeeplab上公开获得
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