时间动作分割对（长）视频序列中的每个帧的动作进行分类。由于框架明智标签的高成本，我们提出了第一种用于时间动作分割的半监督方法。我们对无监督的代表学习铰接，对于时间动作分割，造成独特的挑战。未经目针视频中的操作长度变化，并且具有未知的标签和开始/结束时间。跨视频的行动订购也可能有所不同。我们提出了一种新颖的方式，通过聚类输入特征来学习来自时间卷积网络（TCN）的帧智表示，其中包含增加的时间接近条件和多分辨率相似性。通过与传统的监督学习合并表示学习，我们开发了一个“迭代 - 对比 - 分类（ICC）”半监督学习计划。通过更多标记的数据，ICC逐步提高性能; ICC半监督学习，具有40％标记的视频，执行类似于完全监督的对应物。我们的ICC分别通过{+1.8，+ 5.6，+2.5}％的{+1.8，+ 5.6，+2.5}％分别改善了100％标记的视频。

Temporal action segmentation tags action labels for every frame in an input untrimmed video containing multiple actions in a sequence. For the task of temporal action segmentation, we propose an encoder-decoder-style architecture named C2F-TCN featuring a "coarse-to-fine" ensemble of decoder outputs. The C2F-TCN framework is enhanced with a novel model agnostic temporal feature augmentation strategy formed by the computationally inexpensive strategy of the stochastic max-pooling of segments. It produces more accurate and well-calibrated supervised results on three benchmark action segmentation datasets. We show that the architecture is flexible for both supervised and representation learning. In line with this, we present a novel unsupervised way to learn frame-wise representation from C2F-TCN. Our unsupervised learning approach hinges on the clustering capabilities of the input features and the formation of multi-resolution features from the decoder's implicit structure. Further, we provide the first semi-supervised temporal action segmentation results by merging representation learning with conventional supervised learning. Our semi-supervised learning scheme, called ``Iterative-Contrastive-Classify (ICC)'', progressively improves in performance with more labeled data. The ICC semi-supervised learning in C2F-TCN, with 40% labeled videos, performs similar to fully supervised counterparts.

我们为时间动作细分任务提供了半监督的学习方法。该任务的目的是在长时间的未修剪程序视频中暂时检测和细分动作，其中只有一小部分视频被密集标记，并且没有标记的大量视频。为此，我们为未标记的数据提出了两个新的损失函数：动作亲和力损失和动作连续性损失。动作亲和力损失通过施加从标记的集合引起的动作先验来指导未标记的样品学习。动作连续性损失强制执行动作的时间连续性，这也提供了框架分类的监督。此外，我们提出了一种自适应边界平滑（ABS）方法，以建立更粗糙的动作边界，以实现更健壮和可靠的学习。在三个基准上评估了拟议的损失函数和ABS。结果表明，它们以较低的标记数据（5％和10％）的数据显着改善了动作细分性能，并获得了与50％标记数据的全面监督相当的结果。此外，当将ABS整合到完全监督的学习中时，ABS成功地提高了性能。

本文在完全和时间戳监督的设置中介绍了通过序列（SEQ2SEQ）翻译序列（SEQ2SEQ）翻译的统一框架。与当前的最新帧级预测方法相反，我们将动作分割视为SEQ2SEQ翻译任务，即将视频帧映射到一系列动作段。我们提出的方法涉及在标准变压器SEQ2SEQ转换模型上进行一系列修改和辅助损失函数，以应对与短输出序列相对的长输入序列，相对较少的视频。我们通过框架损失为编码器合并了一个辅助监督信号，并在隐式持续时间预测中提出了单独的对齐解码器。最后，我们通过提出的约束K-Medoids算法将框架扩展到时间戳监督设置，以生成伪分段。我们提出的框架在完全和时间戳监督的设置上始终如一地表现，在几个数据集上表现优于或竞争的最先进。

时间动作细分任务段视频暂时，并预测所有帧的动作标签。充分监督这种细分模型需要密集的框架动作注释，这些注释既昂贵又乏味。这项工作是第一个提出一个组成动作发现（CAD）框架的工作，该框架仅需要视频高级复杂活动标签作为时间动作分割的监督。提出的方法会自动使用活动分类任务发现组成视频动作。具体而言，我们定义了有限数量的潜在作用原型来构建视频级别的双重表示，通过活动分类培训共同学习了这些原型。这种设置赋予我们的方法，可以在多个复杂活动中发现潜在的共享动作。由于缺乏行动水平的监督，我们采用匈牙利匹配算法将潜在的动作原型与地面真理语义类别进行评估联系起来。我们表明，通过高级监督，匈牙利的匹配可以从现有的视频和活动级别扩展到全球水平。全球级别的匹配允许跨活动进行行动共享，这在文献中从未考虑过。广泛的实验表明，我们发现的动作可以帮助执行时间动作细分和活动识别任务。

Previous work on action representation learning focused on global representations for short video clips. In contrast, many practical applications, such as video alignment, strongly demand learning the intensive representation of long videos. In this paper, we introduce a new framework of contrastive action representation learning (CARL) to learn frame-wise action representation in a self-supervised or weakly-supervised manner, especially for long videos. Specifically, we introduce a simple but effective video encoder that considers both spatial and temporal context by combining convolution and transformer. Inspired by the recent massive progress in self-supervised learning, we propose a new sequence contrast loss (SCL) applied to two related views obtained by expanding a series of spatio-temporal data in two versions. One is the self-supervised version that optimizes embedding space by minimizing KL-divergence between sequence similarity of two augmented views and prior Gaussian distribution of timestamp distance. The other is the weakly-supervised version that builds more sample pairs among videos using video-level labels by dynamic time wrapping (DTW). Experiments on FineGym, PennAction, and Pouring datasets show that our method outperforms previous state-of-the-art by a large margin for downstream fine-grained action classification and even faster inference. Surprisingly, although without training on paired videos like in previous works, our self-supervised version also shows outstanding performance in video alignment and fine-grained frame retrieval tasks.

在时间动作细分中，时间戳监督只需要每个视频序列的少数标记帧。对于未标记的框架，以前的作品依靠分配硬标签，并且在微妙的违反注释假设的情况下，性能迅速崩溃。我们提出了一种基于新型的期望最大化方法（EM）方法，该方法利用了未标记框架的标签不确定性，并且足够强大以适应可能的注释误差。有了准确的时间戳注释，我们提出的方法会产生SOTA结果，甚至超过了几个指标和数据集中完全监督的设置。当应用于缺少动作段的时间戳注释时，我们的方法呈现出稳定的性能。为了进一步测试我们的配方稳健性，我们介绍了Skip-Tag监督的新挑战性注释设置。此设置会放松约束，并需要对视频中任何固定数量的随机帧进行注释，从而使其比时间戳监督更灵活，同时保持竞争力。

对于人类的行动理解，流行的研究方向是分析具有明确的语义含量的短视频剪辑，例如跳跃和饮酒。然而，了解短语行动的方法不能直接翻译成长期以来的人类动态，如跳舞，即使在语义上也是挑战的挑战。同时，自然语言处理（NLP）社区通过大规模预培训解决了稀缺的类似挑战，这改善了一种模型的几个下游任务。在这项工作中，我们研究如何以自我监督的方式进行分段和群集视频，即Acton Discovery，朝向视频标记的主要障碍。我们提出了一种两级框架，首先通过对应于它们的时间上下文的视频帧的两个增强视图对比其次的视频帧的两个增强视图来获得帧智表示。然后通过k-means群集视频集集中的帧展表示。然后通过从同一簇内的帧形成连续的运动序列来自动提取actons。通过标准化的相互信息和语言熵，我们通过Kendall的Tau和Lexicon构建步骤进行评估框架明智的表现。我们还研究了这个标记化的三种应用：类型分类，行动细分和行动组成。在AIST ++和PKU-MMD数据集上，与几个基线相比，Actons带来了显着的性能改进。

我们为无监督活动分割提出了一种新方法，它使用视频帧聚类作为借口任务，并同时执行表示学习和在线群集。这与先前作品相反，其中通常顺序地执行表示学习和聚类。我们通过采用时间最优运输来利用视频中的时间信息。特别是，我们纳入了一个时间正则化术语，其将活动的时间顺序保留到用于计算伪标签群集分配的标准最佳传输模块中。时间最优传输模块使我们的方法能够学习无监督活动细分的有效陈述。此外，先前的方法需要在以离线方式培养它们之前对整个数据集的学习功能存储在整个数据集中，而我们的方法在在线方式一次处理一个迷你批次。在三个公共数据集，即50沙拉，YouTube说明和早餐以及我们的数据集，即桌面装配的广泛评估表明，我们的方法在PAR或更优于以前的无监督活动分割方法，尽管内存限制显着较低。

密集的预期旨在预测未来的行为及其持续的持续时间。现有方法依赖于完全标记的数据，即标有所有未来行动及其持续时间的序列。我们仅使用少量全标记的序列呈现（半）弱监督方法，主要是序列，其中仅标记即将到来的动作。为此，我们提出了一个框架，为未来的行动及其持续时间产生伪标签，并通过细化模块自适应地改进它们。仅考虑到即将到来的动作标签作为输入，这些伪标签指南对未来的动作/持续时间预测。我们进一步设计了注意力机制，以预测背景感知的持续时间。早餐和50salads基准测试的实验验证了我们的方法的效率;与完全监督最先进的模型相比，我们竞争甚至。我们将在：https://github.com/zhanghaotong1/wslvideodenseantication提供我们的代码。

我们介绍了一种新颖的方法，用于使用时间戳监督进行时间戳分割。我们的主要贡献是图形卷积网络，该网络以端到端方式学习，以利用相邻帧之间的帧功能和连接，以从稀疏的时间戳标签中生成密集的框架标签。然后可以使用生成的密集框架标签来训练分割模型。此外，我们为分割模型和图形卷积模型进行交替学习的框架，该模型首先初始化，然后迭代地完善学习模型。在四个公共数据集上进行了详细的实验，包括50种沙拉，GTEA，早餐和桌面组件，表明我们的方法优于多层感知器基线，同时在时间活动中表现出色或更好地表现出色或更好在时间戳监督下。

Recent temporal action segmentation approaches need frame annotations during training to be effective. These annotations are very expensive and time-consuming to obtain. This limits their performances when only limited annotated data is available. In contrast, we can easily collect a large corpus of in-domain unannotated videos by scavenging through the internet. Thus, this paper proposes an approach for the temporal action segmentation task that can simultaneously leverage knowledge from annotated and unannotated video sequences. Our approach uses multi-stream distillation that repeatedly refines and finally combines their frame predictions. Our model also predicts the action order, which is later used as a temporal constraint while estimating frames labels to counter the lack of supervision for unannotated videos. In the end, our evaluation of the proposed approach on two different datasets demonstrates its capability to achieve comparable performance to the full supervision despite limited annotation.

手术场景细分对于促使机器人手术的认知援助至关重要。但是，以逐帧方式以像素为单位的注释视频是昂贵且耗时的。为了大大减轻标签负担，在这项工作中，我们从机器人手术视频中研究了半监督的场景细分，这实际上是必不可少的，但以前很少探索。我们考虑在等距采样下的临床上适当的注释情况。然后，我们提出了PGV-CL，这是一种新型的伪标签引导的跨视频对比学习方法，以增强场景分割。它有效地利用了未标记的数据来实现可信赖和全球模型的正则化，从而产生更具歧视性的特征表示。具体来说，对于可信赖的表示学习，我们建议合并伪标签以指导对选择，从而获得更可靠的代表对像素对比度。此外，我们将代表学习空间从以前的图像级扩展到交叉视频，该图像可以捕获全球语义以使学习过程受益。我们广泛评估了公共机器人手术数据集Edovis18和公共白内障数据集Cadis的方法。实验结果证明了我们方法的有效性，在不同的标签比下始终超过了最先进的半监督方法，甚至超过了10.1％标签的destovis18上的全面监督培训。

We present a self-supervised Contrastive Video Representation Learning (CVRL) method to learn spatiotemporal visual representations from unlabeled videos. Our representations are learned using a contrastive loss, where two augmented clips from the same short video are pulled together in the embedding space, while clips from different videos are pushed away. We study what makes for good data augmentations for video self-supervised learning and find that both spatial and temporal information are crucial. We carefully design data augmentations involving spatial and temporal cues. Concretely, we propose a temporally consistent spatial augmentation method to impose strong spatial augmentations on each frame of the video while maintaining the temporal consistency across frames. We also propose a sampling-based temporal augmentation method to avoid overly enforcing invariance on clips that are distant in time. On Kinetics-600, a linear classifier trained on the representations learned by CVRL achieves 70.4% top-1 accuracy with a 3D-ResNet-50 (R3D-50) backbone, outperforming ImageNet supervised pre-training by 15.7% and SimCLR unsupervised pre-training by 18.8% using the same inflated R3D-50. The performance of CVRL can be further improved to 72.9% with a larger R3D-152 (2× filters) backbone, significantly closing the gap between unsupervised and supervised video representation learning. Our code and models will be available at https://github.com/tensorflow/models/tree/master/official/.

通过对比学习，自我监督学习最近在视觉任务中显示了巨大的潜力，这旨在在数据集中区分每个图像或实例。然而，这种情况级别学习忽略了实例之间的语义关系，有时不希望地从语义上类似的样本中排斥锚，被称为“假否定”。在这项工作中，我们表明，对于具有更多语义概念的大规模数据集来说，虚假否定的不利影响更为重要。为了解决这个问题，我们提出了一种新颖的自我监督的对比学习框架，逐步地检测并明确地去除假阴性样本。具体地，在训练过程之后，考虑到编码器逐渐提高，嵌入空间变得更加语义结构，我们的方法动态地检测增加的高质量假否定。接下来，我们讨论两种策略，以明确地在对比学习期间明确地消除检测到的假阴性。广泛的实验表明，我们的框架在有限的资源设置中的多个基准上表现出其他自我监督的对比学习方法。

半监控视频动作识别倾向于使深神经网络能够实现显着性能，即使具有非常有限的标记数据。然而，现有方法主要从当前的基于图像的方法转移（例如，FixMatch）。不具体利用时间动态和固有的多模式属性，它们的结果可能是次优。为了更好地利用视频中的编码的时间信息，我们将时间梯度引入了本文中的更多细小特征提取的额外模态。具体而言，我们的方法明确地蒸馏从时间梯度（TG）的细粒度运动表示，并施加不同方式的一致性（即RGB和TG）。在推理期间，没有额外的计算或参数，在没有额外的计算或参数的情况下显着提高了半监督动作识别的性能。我们的方法在若干典型的半监督设置（即标记数据的不同比率）下实现三个视频动作识别基准（即动态-400，UCF-101和HMDB-51）的最先进的性能。

Surgical phase recognition is a fundamental task in computer-assisted surgery systems. Most existing works are under the supervision of expensive and time-consuming full annotations, which require the surgeons to repeat watching videos to find the precise start and end time for a surgical phase. In this paper, we introduce timestamp supervision for surgical phase recognition to train the models with timestamp annotations, where the surgeons are asked to identify only a single timestamp within the temporal boundary of a phase. This annotation can significantly reduce the manual annotation cost compared to the full annotations. To make full use of such timestamp supervisions, we propose a novel method called uncertainty-aware temporal diffusion (UATD) to generate trustworthy pseudo labels for training. Our proposed UATD is motivated by the property of surgical videos, i.e., the phases are long events consisting of consecutive frames. To be specific, UATD diffuses the single labelled timestamp to its corresponding high confident ( i.e., low uncertainty) neighbour frames in an iterative way. Our study uncovers unique insights of surgical phase recognition with timestamp supervisions: 1) timestamp annotation can reduce 74% annotation time compared with the full annotation, and surgeons tend to annotate those timestamps near the middle of phases; 2) extensive experiments demonstrate that our method can achieve competitive results compared with full supervision methods, while reducing manual annotation cost; 3) less is more in surgical phase recognition, i.e., less but discriminative pseudo labels outperform full but containing ambiguous frames; 4) the proposed UATD can be used as a plug and play method to clean ambiguous labels near boundaries between phases, and improve the performance of the current surgical phase recognition methods.

自我监督的方法已通过端到端监督学习的图像分类显着缩小了差距。但是，在人类动作视频的情况下，外观和运动都是变化的重要因素，因此该差距仍然很大。这样做的关键原因之一是，采样对类似的视频剪辑，这是许多自我监督的对比学习方法所需的步骤，目前是保守的，以避免误报。一个典型的假设是，类似剪辑仅在单个视频中暂时关闭，从而导致运动相似性的示例不足。为了减轻这种情况，我们提出了SLIC，这是一种基于聚类的自我监督的对比度学习方法，用于人类动作视频。我们的关键贡献是，我们通过使用迭代聚类来分组类似的视频实例来改善传统的视频内积极采样。这使我们的方法能够利用集群分配中的伪标签来取样更艰难的阳性和负面因素。在UCF101上，SLIC的表现优于最先进的视频检索基线 +15.4％，而直接转移到HMDB51时，SLIC检索基线的率高为15.4％， +5.7％。通过用于动作分类的端到端登录，SLIC在UCF101上获得了83.2％的TOP-1准确性（+0.8％），而HMDB51（+1.6％）上的fric fineTuns in top-1 finetuning。在动力学预处理后，SLIC还与最先进的行动分类竞争。

对比度学习最近在无监督的视觉表示学习中显示出巨大的潜力。在此轨道中的现有研究主要集中于图像内不变性学习。学习通常使用丰富的图像内变换来构建正对，然后使用对比度损失最大化一致性。相反，相互影响不变性的优点仍然少得多。利用图像间不变性的一个主要障碍是，尚不清楚如何可靠地构建图像间的正对，并进一步从它们中获得有效的监督，因为没有配对注释可用。在这项工作中，我们提出了一项全面的实证研究，以更好地了解从三个主要组成部分的形象间不变性学习的作用：伪标签维护，采样策略和决策边界设计。为了促进这项研究，我们引入了一个统一的通用框架，该框架支持无监督的内部和间形内不变性学习的整合。通过精心设计的比较和分析，揭示了多个有价值的观察结果：1）在线标签收敛速度比离线标签更快； 2）半硬性样品比硬否定样品更可靠和公正； 3）一个不太严格的决策边界更有利于形象间的不变性学习。借助所有获得的食谱，我们的最终模型（即InterCLR）对多个标准基准测试的最先进的内图内不变性学习方法表现出一致的改进。我们希望这项工作将为设计有效的无监督间歇性不变性学习提供有用的经验。代码：https：//github.com/open-mmlab/mmselfsup。

监管基于深度学习的方法，产生医学图像分割的准确结果。但是，它们需要大量标记的数据集，并获得它们是一种艰苦的任务，需要临床专业知识。基于半/自我监督的学习方法通​​过利用未标记的数据以及有限的注释数据来解决此限制。最近的自我监督学习方法使用对比损失来从未标记的图像中学习良好的全球层面表示，并在像想象网那样的流行自然图像数据集上实现高性能。在诸如分段的像素级预测任务中，对于学习良好的本地级别表示以及全局表示来说至关重要，以实现更好的准确性。然而，现有的局部对比损失的方法的影响仍然是学习良好本地表现的限制，因为类似于随机增强和空间接近定义了类似和不同的局部区域;由于半/自我监督设置缺乏大规模专家注释，而不是基于当地地区的语义标签。在本文中，我们提出了局部对比损失，以便通过利用从未标记的图像的未标记图像的伪标签获得的语义标签信息来学习用于分割的良好像素级别特征。特别地，我们定义了建议的损失，以鼓励具有相同伪标签/标签的像素的类似表示，同时与数据集中的不同伪标签/标签的像素的表示。我们通过联合优化标记和未标记的集合和仅限于标记集的分割损失，通过联合优化拟议的对比损失来进行基于伪标签的自培训和培训网络。我们在三个公共心脏和前列腺数据集上进行了评估，并获得高分割性能。