我们提出了一种新型多阵线网络，用于了解凝视估计的强大眼睛表示。我们首先使用模拟器创建包含细节可见眼球和虹膜的眼睛区域掩模的合成数据集。然后，我们用U-Net类型模型执行眼部区域分割，我们以后用于生成真实眼睛图像的眼睛区域掩模。接下来，我们在真实域中预留眼睛图像编码器，具有自我监督的对比学习，以学习广义眼睛表示。最后，这种预制的眼编码器以及两个用于可见眼球区域和虹膜的另外的编码器，在我们的多阵线框架中并行使用，以提取来自现实世界图像的凝视估计的突出特征。我们在两个不同的评估设置中展示了我们对眼部数据集的方法的性能，实现了最先进的结果，优于此数据集的所有现有基准。我们还开展额外的实验，以验证我们自我监督网络的鲁棒性，了解用于培训的不同数量的标记数据。

我们提出了一条新型的神经管道Msgazenet，该管道通过通过多发射框架利用眼睛解剖学信息来学习凝视的表示。我们提出的解决方案包括两个组件，首先是一个用于隔离解剖眼区域的网络，以及第二个用于多发达凝视估计的网络。眼睛区域的隔离是通过U-NET样式网络进行的，我们使用合成数据集训练该网络，该数据集包含可见眼球和虹膜区域的眼睛区域掩模。此阶段使用的合成数据集是一个由60,000张眼睛图像组成的新数据集，我们使用眼视线模拟器Unityeyes创建。然后将眼睛区域隔离网络转移到真实域，以生成真实世界图像的面具。为了成功进行转移，我们在训练过程中利用域随机化，这允许合成图像从较大的差异中受益，并在类似于伪影的增强的帮助下从更大的差异中受益。然后，生成的眼睛区域掩模与原始眼睛图像一起用作我们凝视估计网络的多式输入。我们在三个基准凝视估计数据集（Mpiigaze，Eyediap和Utmultiview）上评估框架，在那里我们通过分别获得7.57％和1.85％的性能，在Eyediap和Utmultiview数据集上设置了新的最新技术Mpiigaze的竞争性能。我们还研究了方法在数据中的噪声方面的鲁棒性，并证明我们的模型对噪声数据不太敏感。最后，我们执行各种实验，包括消融研究，以评估解决方案中不同组件和设计选择的贡献。

在基于视觉的辅助技术中，具有不同新兴主题的用例，例如增强现实，虚拟现实和人类计算机互动等不同的主题中的用例中，自动眼目光估计是一个重要问题。在过去的几年中，由于它克服了大规模注释的数据的要求，因此人们对无监督和自我监督的学习范式的兴趣越来越大。在本文中，我们提出了Raze，Raze是一个带有自我监督的注视表示框架的区域，该框架从非宣传的面部图像数据中发挥作用。 Raze通过辅助监督（即伪凝视区域分类）学习目光的表示，其中目的是通过利用瞳孔中心的相对位置将视野分类为不同的凝视区域（即左，右和中心）。因此，我们会自动注释154K Web爬行图像的伪凝视区标签，并通过“ IZE-NET”框架学习特征表示。 “ IZE-NET”是基于胶囊层的CNN体​​系结构，可以有效地捕获丰富的眼睛表示。在四个基准数据集上评估了特征表示的判别性能：洞穴，桌面，MPII和RT-GENE。此外，我们评估了所提出的网络在其他两个下游任务（即驱动器凝视估计和视觉注意估计）上的普遍性，这证明了学习的眼睛注视表示的有效性。

眼目光分析是计算机视觉和人类计算机相互作用领域的重要研究问题。即使在过去十年中取得了显着进展，由于眼睛外观，眼头相互作用，遮挡，图像质量和照明条件的独特性，自动凝视分析仍然具有挑战性。有几个开放的问题，包括在没有先验知识的情况下，在不受限制的环境中解释凝视方向的重要提示以及如何实时编码它们。我们回顾了一系列目光分析任务和应用程序的进展，以阐明这些基本问题，确定凝视分析中的有效方法并提供可能的未来方向。我们根据其优势和报告的评估指标分析了最近的凝视估计和分割方法，尤其是在无监督和弱监督的领域中。我们的分析表明，强大而通用的凝视分析方法的开发仍然需要解决现实世界中的挑战，例如不受限制的设置和学习，并减少了监督。最后，我们讨论了设计现实的目光分析系统的未来研究方向，该系统可以传播到其他领域，包括计算机视觉，增强现实（AR），虚拟现实（VR）和人类计算机交互（HCI）。项目页面：https：//github.com/i-am-shreya/eyegazesurvey} {https://github.com/i-am-shreya/eyegazesurvey

凝视估计对于许多科学领域和日常应用至关重要，范围从认知心理学的基本研究到注意力吸引人的移动系统。尽管深度学习的最新进展在建立高度准确的凝视估计系统方面取得了巨大的成功，但相关的高计算成本以及对大规模标记的凝视数据的依赖，以实现对现有解决方案实际使用的监督学习地点挑战。为了超越这些局限性，我们提出了FreeGaze，这是一种用于无监督的注视表示学习的资源有效框架。 FreeGaze在其设计中结合了频域目光的估计和对比度注视表示。前者大大减轻了系统校准和凝视估计中的计算负担，并大大减少了系统延迟。尽管后者克服了现有基于学习的同行的数据标记障碍，并确保在没有凝视标签的情况下确保有效的凝视表示学习。我们对两个凝视估计数据集的评估表明，通过现有基于监督的学习方法，FreeGaze可以在系统校准和注视估计中分别实现高达6.81和1.67倍的速度，以实现可比较的凝视估计精度。

由于大规模标记数据的非可用性，强大的凝视估计是一个具有挑战性的任务，即使是深度的CNN。此外，凝视注释是一种耗时的过程，需要专门的硬件设置。我们提出MTGLS：具有有限监督的多任务凝视估计框架，其利用大量可用的非注释的面部图像数据。 MTGLS从架子的面部图像分析模型中蒸馏出知识，并学习人眼的强大特征表示，由三个互补辅助信号引导：（a）由本地化定义的瞳孔（即伪凝视）的视线面部地标，（b）欧拉角给出的头部姿势，（c）眼贴片的取向（左/右眼）。为了克服监控信号中的内在噪声，MTGL还包括噪声分布建模方法。我们的实验结果表明，MTGLS学习高度广泛的表示，这在一系列数据集中一直表现良好。我们所提出的框架优于无监督的洞穴（6.43％）甚至监督凝席360（按6.59％）数据集的最新方法。

作为理解人类意图的重要提示，人的凝视为人机交互（HCI）应用提供了一个关键信号。基于外观的凝视估计，直接回归来自眼睛图像的凝视向量，最近基于卷积神经网络（Coundnets）架构和开源大规模凝视数据集来实现了很大的进展。然而，将基于模型的知识进行编码为CNN模型，以进一步提高凝视估计性能仍然是需要探索的主题。在本文中，我们提出了一种明确地将几何眼球模型编码为基于外观的CNN架构的统一框架的Hybridgazenet（HGN）。由多分支网络和不确定性模块组成，使用杂文策略培训HybridgazeNet。与现有的SOTA方法相比，多个具有挑战性的凝视数据集的实验表明，杂交茎具有更好的准确性和泛化能力。稍后将发布代码。

深度神经网络在人类分析中已经普遍存在，增强了应用的性能，例如生物识别识别，动作识别以及人重新识别。但是，此类网络的性能通过可用的培训数据缩放。在人类分析中，对大规模数据集的需求构成了严重的挑战，因为数据收集乏味，廉价，昂贵，并且必须遵守数据保护法。当前的研究研究了\ textit {合成数据}的生成，作为在现场收集真实数据的有效且具有隐私性的替代方案。这项调查介绍了基本定义和方法，在生成和采用合成数据进行人类分析时必不可少。我们进行了一项调查，总结了当前的最新方法以及使用合成数据的主要好处。我们还提供了公开可用的合成数据集和生成模型的概述。最后，我们讨论了该领域的局限性以及开放研究问题。这项调查旨在为人类分析领域的研究人员和从业人员提供。

对图像分类任务的对比学习成功的鼓励，我们为3D手姿势估计的结构化回归任务提出了一种新的自我监督方法。对比学习利用未标记的数据来通过损失制定来使用未标记的数据，以鼓励学习的特征表示在任何图像转换下都是不变的。对于3D手姿势估计，它也希望具有不变性地与诸如颜色抖动的外观变换。但是，该任务需要在仿射和转换之类的转换下的标准性。为了解决这个问题，我们提出了一种对比的对比目标，并在3D手姿势估计的背景下展示其有效性。我们通过实验研究了不变性和对比的对比目标的影响，并表明学习的等待特征导致3D手姿势估计的任务的更好表示。此外，我们显示具有足够深度的标准Evenet，在额外的未标记数据上培训，在弗雷手中获得高达14.5％的提高，因此在没有任何任务的专用架构的情况下实现最先进的性能。 https://ait.ethz.ch/projects/2021/peclr/使用代码和模型

由于3D格式存储的大量信息，3D深度学习是一个越来越多的感兴趣领域。三角形网格是不规则，不均匀3D对象的有效表示。但是，由于其高几何复杂性，网格通常具有挑战性的注释。具体而言，为网格创建细分面具是乏味且耗时的。因此，希望使用有限标记的数据训练分割网络。自我监督的学习（SSL）是一种无监督的表示学习的一种形式，它是对完全监督学习的替代方法，可以减轻监督的培训负担。我们提出了SSL-MESHCNN，这是一种用于网格分割的预训练CNN的自我监督的对比学习方法。我们从传统的对比学习框架中汲取灵感来设计专门针对网格的新颖对比度学习算法。我们的初步实验显示了将网状分割所需的重型标记数据需求减少至少33％的有希望的结果。

凝视和头部姿势估计模型的鲁棒性高度取决于标记的数据量。最近，生成建模在生成照片现实图像方面表现出了出色的结果，这可以减轻对标记数据的需求。但是，在新领域采用这种生成模型，同时保持其对不同图像属性的细粒度控制的能力，例如，凝视和头部姿势方向，是一个挑战性的问题。本文提出了Cuda-GHR，这是一种无监督的域适应框架，可以对凝视和头部姿势方向进行细粒度的控制，同时保留该人的外观相关因素。我们的框架同时学会了通过利用富含标签的源域和未标记的目标域来适应新的域和删除图像属性，例如外观，凝视方向和头部方向。基准测试数据集的广泛实验表明，所提出的方法在定量和定性评估上都可以胜过最先进的技术。此外，我们表明目标域中生成的图像标签对有效地传递知识并提高下游任务的性能。

头视点标签的成本是改善细粒度头姿势估计算法的主要障碍。缺乏大量标签的一种解决方案正在使用自我监督的学习（SSL）。 SSL可以从未标记的数据中提取良好的功能，用于下游任务。因此，本文试图显示头部姿势估计的SSL方法之间的差异。通常，使用SSL的两个主要方法：（1）使用它以预先培训权重，（2）在一个训练期间除了监督学习（SL）之外的SSL作为辅助任务。在本文中，我们通过设计混合多任务学习（HMTL）架构并使用两个SSL预先文本任务，旋转和令人困惑来评估两种方法。结果表明，两种方法的组合在其中使用旋转进行预训练和使用令人难以用于辅助头的令人费示。与基线相比，误差率降低了23.1％，这与电流的SOTA方法相当。最后，我们比较了初始权重对HMTL和SL的影响。随后，通过HMTL，使用各种初始权重减少错误：随机，想象成和SSL。

With recent progress in graphics, it has become more tractable to train models on synthetic images, potentially avoiding the need for expensive annotations. However, learning from synthetic images may not achieve the desired performance due to a gap between synthetic and real image distributions. To reduce this gap, we propose Simulated+Unsupervised (S+U) learning, where the task is to learn a model to improve the realism of a simulator's output using unlabeled real data, while preserving the annotation information from the simulator. We develop a method for S+U learning that uses an adversarial network similar to Generative Adversarial Networks (GANs), but with synthetic images as inputs instead of random vectors. We make several key modifications to the standard GAN algorithm to preserve annotations, avoid artifacts, and stabilize training: (i) a 'self-regularization' term, (ii) a local adversarial loss, and (iii) updating the discriminator using a history of refined images. We show that this enables generation of highly realistic images, which we demonstrate both qualitatively and with a user study. We quantitatively evaluate the generated images by training models for gaze estimation and hand pose estimation. We show a significant improvement over using synthetic images, and achieve state-of-the-art results on the MPIIGaze dataset without any labeled real data.

3D gaze estimation is most often tackled as learning a direct mapping between input images and the gaze vector or its spherical coordinates. Recently, it has been shown that pose estimation of the face, body and hands benefits from revising the learning target from few pose parameters to dense 3D coordinates. In this work, we leverage this observation and propose to tackle 3D gaze estimation as regression of 3D eye meshes. We overcome the absence of compatible ground truth by fitting a rigid 3D eyeball template on existing gaze datasets and propose to improve generalization by making use of widely available in-the-wild face images. To this end, we propose an automatic pipeline to retrieve robust gaze pseudo-labels from arbitrary face images and design a multi-view supervision framework to balance their effect during training. In our experiments, our method achieves improvement of 30% compared to state-of-the-art in cross-dataset gaze estimation, when no ground truth data are available for training, and 7% when they are. We make our project publicly available at https://github.com/Vagver/dense3Deyes.

学习时间序列表示只有未标记的数据或几个标签样本可用时，可能是一项具有挑战性的任务。最近，通过对比，通过对比的不同数据观点从未标记的数据中提取有用的表示形式方面，对对比的自我监督学习表现出了很大的改进。在这项工作中，我们通过时间和上下文对比（TS-TCC）提出了一个新颖的时间序列表示学习框架，该框架从未标记的数据中学习了具有对比性学习的无标记数据的表示。具体而言，我们建议时间序列特定的弱和强大的增强，并利用他们的观点在拟议的时间对比模块中学习稳健的时间关系，除了通过我们提出的上下文对比模块学习判别性表示。此外，我们对时间序列数据增强选择进行系统研究，这是对比度学习的关键部分。我们还将TS-TCC扩展到了半监督的学习设置，并提出了一种类感知的TS-TCC（CA-TCC），从可用的少数标​​记数据中受益，以进一步改善TS-TCC学到的表示。具体而言，我们利用TS-TCC生成的强大伪标签来实现班级感知的对比损失。广泛的实验表明，对我们提议的框架所学的功能的线性评估与完全监督的培训相当。此外，我们的框架在少数标记的数据和转移学习方案中显示出高效率。该代码可在\ url {https://github.com/emadeldeen24/ts-tcc}上公开获得。

3D凝视估计是关于预测3D空间中人的视线。由于受试者的解剖学差异，与人无关的模型缺乏精确度，而特定于人的校准技术对可伸缩性增加了严格的限制。为了克服这些问题，我们提出了一种新颖的技术，面部标志热图激活的多模式凝视估计（火焰），作为使用Eye Landmark Heatmap的眼睛解剖信息结合的一种方式，以获得精确的凝视估计，而无需任何人特定的校准。我们的评估表明，在基准数据集Columbiagaze和Eyediap上的竞争性能提高了约10％。我们还进行了消融研究以验证我们的方法。

在深度学习研究中，自学学习（SSL）引起了极大的关注，引起了计算机视觉和遥感社区的兴趣。尽管计算机视觉取得了很大的成功，但SSL在地球观测领域的大部分潜力仍然锁定。在本文中，我们对在遥感的背景下为计算机视觉的SSL概念和最新发展提供了介绍，并回顾了SSL中的概念和最新发展。此外，我们在流行的遥感数据集上提供了现代SSL算法的初步基准，从而验证了SSL在遥感中的潜力，并提供了有关数据增强的扩展研究。最后，我们确定了SSL未来研究的有希望的方向的地球观察（SSL4EO），以铺平了两个领域的富有成效的相互作用。

我们提出了自由式 - 人体神经通话的头部合成系统。我们表明，具有稀疏3D面部标志的建模面孔足以实现最先进的生成性能，而无需依赖诸如3D可变形模型之类的强统计学先验。除了3D姿势和面部表情外，我们的方法还能够将目光从驾驶演员转移到源身份。我们的完整管道由三个组件组成：一个规范的3D密钥估计器，可回归3D姿势和与表达相关的变形，凝视估计网络和建立在Headgan架构上的生成器。我们进一步实验发电机的扩展，以使用注意机制可容纳几次学习，以防万一可用多个源图像。与最新的重演和运动转移模型相比，我们的系统实现了更高的照片真实性与优越的身份保护，同时提供明确的注视控制。

已经广泛地研究了使用虹膜和围眼区域作为生物特征，主要是由于虹膜特征的奇异性以及当图像分辨率不足以提取虹膜信息时的奇异区域的使用。除了提供有关个人身份的信息外，还可以探索从这些特征提取的功能，以获得其他信息，例如个人的性别，药物使用的影响，隐形眼镜的使用，欺骗等。这项工作提出了对为眼部识别创建的数据库的调查，详细说明其协议以及如何获取其图像。我们还描述并讨论了最受欢迎的眼镜识别比赛（比赛），突出了所提交的算法，只使用Iris特征和融合虹膜和周边地区信息实现了最佳结果。最后，我们描述了一些相关工程，将深度学习技术应用于眼镜识别，并指出了新的挑战和未来方向。考虑到有大量的眼部数据库，并且每个人通常都设计用于特定问题，我们认为这项调查可以广泛概述眼部生物识别学中的挑战。

近年来，随着深度神经网络方法的普及，手术计算机视觉领域经历了相当大的突破。但是，用于培训的标准全面监督方法需要大量的带注释的数据，从而实现高昂的成本；特别是在临床领域。已经开始在一般计算机视觉社区中获得吸引力的自我监督学习（SSL）方法代表了对这些注释成本的潜在解决方案，从而使仅从未标记的数据中学习有用的表示形式。尽管如此，SSL方法在更复杂和有影响力的领域（例如医学和手术）中的有效性仍然有限且未开发。在这项工作中，我们通过在手术计算机视觉的背景下研究了四种最先进的SSL方法（Moco V2，Simclr，Dino，SWAV），以解决这一关键需求。我们对这些方法在cholec80数据集上的性能进行了广泛的分析，以在手术环境理解，相位识别和工具存在检测中为两个基本和流行的任务。我们检查了它们的参数化，然后在半监督设置中相对于训练数据数量的行为。如本工作所述和进行的那样，将这些方法的正确转移到手术中，可以使SSL的一般用途获得可观的性能 - 相位识别率高达7％，而在工具存在检测方面，则具有20％ - 半监督相位识别方法高达14％。该代码将在https://github.com/camma-public/selfsupsurg上提供。