基于成本的图像补丁匹配是计算机视觉，摄影测量和遥感的各种技术的核心。当需要在源图像和目标图像中的参考补丁之间的子像素视差时，必须内插的成本函数或目标图像。虽然基于成本的插值是最容易实现的，但是多个工程已经表明，基于图像的插值可以提高子像素匹配的准确性，但通常以昂贵的搜索过程的成本。然而，这是有问题的，特别是对于诸如立体声匹配或光学流量计算的非常计算密集型应用。在本文中，我们示出了用于一维匹配的壳体差异计算的闭合形式公式，例如，在搜索空间的纠正立体声图像的情况下，在使用标准的NCC，SSD和SAD时存在一个维度。成本函数。然后，我们展示了如何将所提出的公式概括为高维搜索空间的情况，这是未经化的立体声匹配和光学流量提取所必需的。我们还将结果与传统的成本卷插值公式以及最先进的成本的细化方法进行比较，并表明所提出的公式对基于最先进的成本提供了较小的改进在一维搜索空间的情况下的方法，以及搜索空间是二维时的显着改进。

立体声视觉最新发展的主要重点是如何在被动立体声视觉中获得准确的密集差异图。与被动立体声相比，主动视觉系统可以更准确地估计致密差异。但是，子像素准确的差异估计仍然是一个空的问题，几乎没有得到关注。在本文中，我们提出了一种新的学习策略，以训练神经网络，以估计半密集的主动立体声视觉的高质量子像素差异图。关键的见解是，如果神经网络能够共同学习如何完善差异图，同时使像素不足以纠正差异估计值，那么它们的准确性就可以翻倍。我们的方法基于贝叶斯建模，在该模型中，经过验证和无效的像素由它们的随机属性定义，从而使模型可以学习如何自行选择哪些像素值得关注。使用主动立体声数据集（例如Active-Passive Simstereo），我们证明了所提出的方法优于当前最新的活动立体声模型。我们还证明，所提出的方法与米德尔伯里数据集上的最新被动立体声模型进行了优惠比较。

Stereo matching is one of the most active research areas in computer vision. While a large number of algorithms for stereo correspondence have been developed, relatively little work has been done on characterizing their performance. In this paper, we present a taxonomy of dense, two-frame stereo methods. Our taxonomy is designed to assess the different components and design decisions made in individual stereo algorithms. Using this taxonomy, we compare existing stereo methods and present experiments evaluating the performance of many different variants. In order to establish a common software platform and a collection of data sets for easy evaluation, we have designed a stand-alone, flexible C++ implementation that enables the evaluation of individual components and that can easily be extended to include new algorithms. We have also produced several new multi-frame stereo data sets with ground truth and are making both the code and data sets available on the Web. Finally, we include a comparative evaluation of a large set of today's best-performing stereo algorithms.

在立体声视觉中，自相似或平淡的区域可能使得很难匹配两个图像之间的补丁。基于主动立体声的方法通过在场景上投射伪随机模式来减轻此问题，以便可以在没有歧义的情况下识别图像对的每个贴片。但是，投影模式显着改变了图像的外观。如果这种模式充当对抗性噪声的一种形式，则可能对基于深度学习的方法的性能产生负面影响，这现在是密集立体声视觉的事实上的标准。在本文中，我们提出了Active-Passive Simstereo数据集和相应的基准测试，以评估立体声匹配算法的被动立体声和活动立体声图像之间的性能差距。使用提出的基准测试和额外的消融研究，我们表明特征提取和匹配的模块选择了20个选择的基于深度学习的立体声匹配方法，可以推广到主动立体声，没有问题。但是，由于二十个体系结构（ACVNet，Cascadestereo和Stereonet）中三个的差异细化模块由于对输入图像的外观的依赖而受到主动立体声模式的负面影响。

The quantitative evaluation of optical flow algorithms by Barron et al. (1994) led to significant advances in performance. The challenges for optical flow algorithms today go beyond the datasets and evaluation methods proposed in that paper. Instead, they center on problems associated with complex natural scenes, including nonrigid motion, real sensor noise, and motion discontinuities. We propose a new set of benchmarks and evaluation methods for the next generation of optical flow algorithms. To that end, we contribute four types of data to test different aspects of optical flow algorithms: (1) sequences with nonrigid motion where the ground-truth flow is determined by A preliminary version of this paper appeared in the IEEE International Conference on Computer Vision (Baker et al. 2007).

使用FASS-MVS，我们提出了一种具有表面感知半全局匹配的快速多视图立体声的方法，其允许从UAV捕获的单眼航空视频数据中快速深度和正常地图估计。反过来，由FASS-MVS估计的数据促进在线3D映射，这意味着在获取或接收到图像数据时立即和递增地生成场景的3D地图。 FASS-MVS由分层处理方案组成，其中深度和正常数据以及相应的置信度分数以粗略的方式估计，允许有效地处理由倾斜图像所固有的大型场景深度低无人机。实际深度估计采用用于致密多图像匹配的平面扫描算法，以产生深度假设，通过表面感知半全局优化来提取实际深度图，从而减少了SGM的正平行偏压。给定估计的深度图，然后通过将深度图映射到点云中并计算狭窄的本地邻域内的普通向量来计算像素 - 方面正常信息。在彻底的定量和消融研究中，我们表明，由FASS-MV计算的3D信息的精度接近离线多视图立体声的最先进方法，误差甚至没有一个幅度而不是科麦。然而，同时，FASS-MVS的平均运行时间估计单个深度和正常地图的距离小于ColMAP的14％，允许在1-中执行全高清图像的在线和增量处理2 Hz。

这项工作调查了鲁棒优化运输（OT）的形状匹配。具体而言，我们表明最近的OT溶解器改善了基于优化和深度学习方法的点云登记，以实惠的计算成本提高了准确性。此手稿从现代OT理论的实际概述开始。然后，我们为使用此框架进行形状匹配的主要困难提供解决方案。最后，我们展示了在广泛的具有挑战性任务上的运输增强的注册模型的性能：部分形状的刚性注册;基蒂数据集的场景流程估计;肺血管树的非参数和肺部血管树。我们基于OT的方法在准确性和可扩展性方面实现了基蒂的最先进的结果，并为挑战性的肺登记任务。我们还释放了PVT1010，这是一个新的公共数据集，1,010对肺血管树，具有密集的采样点。此数据集提供了具有高度复杂形状和变形的点云登记算法的具有挑战性用例。我们的工作表明，强大的OT可以为各种注册模型进行快速预订和微调，从而为计算机视觉工具箱提供新的键方法。我们的代码和数据集可在线提供：https：//github.com/uncbiag/robot。

当不可能使用深度传感器时，估计与物体的距离对于自动驾驶至关重要。在这种情况下，必须从车载安装的RGB摄像机估算距离，这是一项复杂的任务，尤其是在天然室外景观等环境中。在本文中，我们提出了一种名为M4Depth的新方法，以进行深度估计。首先，我们建立了两个连续帧的深度与视觉差异之间的徒关系，并展示了如何利用它以执行运动不变的像素深度估计。然后，我们详细介绍了基于金字塔卷积神经网络体系结构的M4DEPTH，每个级别通过使用两个定制的成本量来完善输入差异图估计。我们使用这些成本量来利用运动施加的视觉时空约束，并为各种场景增强网络的稳健性。我们在公共数据集上基准了我们的测试和概括模式的方法，其中包含在各种室外场景中记录的合成相机轨迹。结果表明，我们的网络在这些数据集上的表现优于最新技术，同时在标准深度估计基准上表现良好。我们方法的代码可在https://github.com/michael-fonder/m4depth上公开获得。

现代计算机视觉已超越了互联网照片集的领域，并进入了物理世界，通过非结构化的环境引导配备摄像头的机器人和自动驾驶汽车。为了使这些体现的代理与现实世界对象相互作用，相机越来越多地用作深度传感器，重建了各种下游推理任务的环境。机器学习辅助的深度感知或深度估计会预测图像中每个像素的距离。尽管已经在深入估算中取得了令人印象深刻的进步，但仍然存在重大挑战：（1）地面真相深度标签很难大规模收集，（2）通常认为相机信息是已知的，但通常是不可靠的，并且（3）限制性摄像机假设很常见，即使在实践中使用了各种各样的相机类型和镜头。在本论文中，我们专注于放松这些假设，并描述将相机变成真正通用深度传感器的最终目标的贡献。

We present a unified formulation and model for three motion and 3D perception tasks: optical flow, rectified stereo matching and unrectified stereo depth estimation from posed images. Unlike previous specialized architectures for each specific task, we formulate all three tasks as a unified dense correspondence matching problem, which can be solved with a single model by directly comparing feature similarities. Such a formulation calls for discriminative feature representations, which we achieve using a Transformer, in particular the cross-attention mechanism. We demonstrate that cross-attention enables integration of knowledge from another image via cross-view interactions, which greatly improves the quality of the extracted features. Our unified model naturally enables cross-task transfer since the model architecture and parameters are shared across tasks. We outperform RAFT with our unified model on the challenging Sintel dataset, and our final model that uses a few additional task-specific refinement steps outperforms or compares favorably to recent state-of-the-art methods on 10 popular flow, stereo and depth datasets, while being simpler and more efficient in terms of model design and inference speed.

通常，非刚性登记的问题是匹配在两个不同点拍摄的动态对象的两个不同扫描。这些扫描可以进行刚性动作和非刚性变形。由于模型的新部分可能进入视图，而其他部件在两个扫描之间堵塞，则重叠区域是两个扫描的子集。在最常规的设置中，没有给出先前的模板形状，并且没有可用的标记或显式特征点对应关系。因此，这种情况是局部匹配问题，其考虑了随后的扫描在具有大量重叠区域的情况下进行的扫描经历的假设[28]。本文在环境中寻址的问题是同时在环境中映射变形对象和本地化摄像机。

传统摄像机测量图像强度。相比之下，事件相机以异步测量每像素的时间强度变化。恢复事件的强度是一个流行的研究主题，因为重建的图像继承了高动态范围（HDR）和事件的高速属性;因此，它们可以在许多机器人视觉应用中使用并生成慢动作HDR视频。然而，最先进的方法通过训练映射到图像经常性神经网络（RNN）来解决这个问题，这缺乏可解释性并且难以调整。在这项工作中，我们首次展示运动和强度估计的联合问题导致我们以模拟基于事件的图像重建作为可以解决的线性逆问题，而无需训练图像重建RNN。相反，基于古典和学习的图像前导者可以用于解决问题并从重建的图像中删除伪影。实验表明，尽管仅使用来自短时间间隔（即，没有复发连接），但是，尽管只使用来自短时间间隔的数据，所提出的方法会产生视觉质量的图像。我们的方法还可用于提高首先估计图像Laplacian的方法重建的图像的质量;在这里，我们的方法可以被解释为由图像前提引导的泊松重建。

In this paper, we present a learning-based approach for multi-view stereo (MVS), i.e., estimate the depth map of a reference frame using posed multi-view images. Our core idea lies in leveraging a "learning-to-optimize" paradigm to iteratively index a plane-sweeping cost volume and regress the depth map via a convolutional Gated Recurrent Unit (GRU). Since the cost volume plays a paramount role in encoding the multi-view geometry, we aim to improve its construction both in pixel- and frame- levels. In the pixel level, we propose to break the symmetry of the Siamese network (which is typically used in MVS to extract image features) by introducing a transformer block to the reference image (but not to the source images). Such an asymmetric volume allows the network to extract global features from the reference image to predict its depth map. In view of the inaccuracy of poses between reference and source images, we propose to incorporate a residual pose network to make corrections to the relative poses, which essentially rectifies the cost volume in the frame-level. We conduct extensive experiments on real-world MVS datasets and show that our method achieves state-of-the-art performance in terms of both within-dataset evaluation and cross-dataset generalization.

深度估计是某些领域的关键技术之一，例如自动驾驶和机器人导航。但是，使用单个传感器的传统方法不可避免地受到传感器的性能的限制。因此，提出了一种融合激光镜头和立体声摄像机的精度和健壮方法。该方法完全结合了LiDAR和立体声摄像机的优势，这些摄像头可以保留LIDAR高精度和图像的高分辨率的优势。与传统的立体声匹配方法相比，对象和照明条件的质地对算法的影响较小。首先，将LIDAR数据的深度转换为立体声摄像机的差异。由于LiDAR数据的密度在Y轴上相对稀疏，因此使用插值方法对转换的差异图进行了更采样。其次，为了充分利用精确的差异图，融合了差异图和立体声匹配以传播准确的差异。最后，将视差图转换为深度图。此外，转换后的差异图还可以提高算法的速度。我们在Kitti基准测试中评估了拟议的管道。该实验表明，我们的算法比几种经典方法具有更高的精度。

现代深度学习方法构成了令人难以置信的强大工具，以解决无数的挑战问题。然而，由于深度学习方法作为黑匣子运作，因此与其预测相关的不确定性往往是挑战量化。贝叶斯统计数据提供了一种形式主义来理解和量化与深度神经网络预测相关的不确定性。本教程概述了相关文献和完整的工具集，用于设计，实施，列车，使用和评估贝叶斯神经网络，即使用贝叶斯方法培训的随机人工神经网络。

在本文中，我们提出了USEGSCENE，该框架用于使用卷积神经网络对立体声相机图像的深度，光流和自我感动的无监督学习。我们的框架利用语义信息来改善深度和光流图的正则化，多模式融合和遮挡填充考虑动态刚性对象运动作为独立的SE（3）转换。此外，我们与纯照相匹配匹配互补，我们提出了连续图像之间语义特征，像素类别和对象实例边界的匹配。与以前的方法相反，我们提出了一个网络体系结构，该网络体系结构可以使用共享编码器共同预测所有输出，并允许在任务域上传递信息，例如，光流的预测可以从深度的预测中受益。此外，我们明确地了解网络内部的深度和光流遮挡图，这些图被利用，以改善这些区域的预测。我们在流行的Kitti数据集上介绍了结果，并表明我们的方法以大幅度的优于其他方法。

机器学习的最近进步已经创造了利用一类基于坐标的神经网络来解决视觉计算问题的兴趣，该基于坐标的神经网络在空间和时间跨空间和时间的场景或对象的物理属性。我们称之为神经领域的这些方法已经看到在3D形状和图像的合成中成功应用，人体的动画，3D重建和姿势估计。然而，由于在短时间内的快速进展，许多论文存在，但尚未出现全面的审查和制定问题。在本报告中，我们通过提供上下文，数学接地和对神经领域的文学进行广泛综述来解决这一限制。本报告涉及两种维度的研究。在第一部分中，我们通过识别神经字段方法的公共组件，包括不同的表示，架构，前向映射和泛化方法来专注于神经字段的技术。在第二部分中，我们专注于神经领域的应用在视觉计算中的不同问题，超越（例如，机器人，音频）。我们的评论显示了历史上和当前化身的视觉计算中已覆盖的主题的广度，展示了神经字段方法所带来的提高的质量，灵活性和能力。最后，我们展示了一个伴随着贡献本综述的生活版本，可以由社区不断更新。

Mapping the seafloor with underwater imaging cameras is of significant importance for various applications including marine engineering, geology, geomorphology, archaeology and biology. For shallow waters, among the underwater imaging challenges, caustics i.e., the complex physical phenomena resulting from the projection of light rays being refracted by the wavy surface, is likely the most crucial one. Caustics is the main factor during underwater imaging campaigns that massively degrade image quality and affect severely any 2D mosaicking or 3D reconstruction of the seabed. In this work, we propose a novel method for correcting the radiometric effects of caustics on shallow underwater imagery. Contrary to the state-of-the-art, the developed method can handle seabed and riverbed of any anaglyph, correcting the images using real pixel information, thus, improving image matching and 3D reconstruction processes. In particular, the developed method employs deep learning architectures in order to classify image pixels to "non-caustics" and "caustics". Then, exploits the 3D geometry of the scene to achieve a pixel-wise correction, by transferring appropriate color values between the overlapping underwater images. Moreover, to fill the current gap, we have collected, annotated and structured a real-world caustic dataset, namely R-CAUSTIC, which is openly available. Overall, based on the experimental results and validation the developed methodology is quite promising in both detecting caustics and reconstructing their intensity.

3D点云通常由一个或多个观点处由传感器获取的深度测量构成。测量值遭受量化和噪声损坏。为了提高质量，以前的作品在将不完美深度数据投射到3D空间之后，将点云\ Textit {a postiriori}代名。相反，在合成3D点云之前，我们在感测图像\ Texit {a先验}上直接增强深度测量。通过增强物理传感过程附近，在后续处理步骤模糊测量误差之前，我们将我们的优化定制到我们的深度形成模型。具体而言，我们将深度形成为信号相关噪声添加和非均匀日志量化的组合过程。使用来自实际深度传感器的收集的经验数据验证设计的模型（配有参数）。为了在深度图像中增强每个像素行，我们首先通过特征图学习将可用行像素之间的视图帧内相似性编码为边缘权重。接下来我们通过观点映射和稀疏线性插值建立与另一个整流的深度图像的视图间相似性。这导致最大的后验（MAP）图滤波物镜，其凸显和可微分。我们使用加速梯度下降（AGD）有效地优化目标，其中最佳步长通过Gershgorin圆定理（GCT）近似。实验表明，我们的方法在两个既定点云质量指标中显着优于最近的近期云去噪方案和最先进的图像去噪方案。

我们通过求解立体声匹配对应关系来解决注册同步颜色（RGB）和多光谱（MS）图像的问题。目的是，我们引入了一个新颖的RGB-MS数据集，在室内环境中框架13个不同的场景，并提供了34个图像对，并以差距图的形式带有半密度的高分辨率高分辨率地面标签。为了解决这项任务，我们提出了一个深度学习架构，通过利用进一步的RGB摄像机来以自我监督的方式进行培训，这仅在培训数据获取过程中需要。在此设置中，我们可以通过将知识从更轻松的RGB-RGB匹配任务中提炼出基于大约11K未标记的图像三重列表的集合来使知识从更轻松的RGB-RGB匹配任务中提取知识，从而方便地学习跨模式匹配。实验表明，提议的管道为这项小说，具有挑战性的任务进行了未来的研究，为未来的研究设定了良好的性能栏（1.16像素的平均注册错误）。