In this paper, we introduce a novel network that generates semantic, instance, and part segmentation using a shared encoder and effectively fuses them to achieve panoptic-part segmentation. Unifying these three segmentation problems allows for mutually improved and consistent representation learning. To fuse the predictions of all three heads efficiently, we introduce a parameter-free joint fusion module that dynamically balances the logits and fuses them to create panoptic-part segmentation. Our method is evaluated on the Cityscapes Panoptic Parts (CPP) and Pascal Panoptic Parts (PPP) datasets. For CPP, the PartPQ of our proposed model with joint fusion surpasses the previous state-of-the-art by 1.6 and 4.7 percentage points for all areas and segments with parts, respectively. On PPP, our joint fusion outperforms a model using the previous top-down merging strategy by 3.3 percentage points in PartPQ and 10.5 percentage points in PartPQ for partitionable classes.

In this paper, we propose a unified panoptic segmentation network (UPSNet) for tackling the newly proposed panoptic segmentation task. On top of a single backbone residual network, we first design a deformable convolution based semantic segmentation head and a Mask R-CNN style instance segmentation head which solve these two subtasks simultaneously. More importantly, we introduce a parameter-free panoptic head which solves the panoptic segmentation via pixel-wise classification. It first leverages the logits from the previous two heads and then innovatively expands the representation for enabling prediction of an extra unknown class which helps better resolve the conflicts between semantic and instance segmentation. Additionally, it handles the challenge caused by the varying number of instances and permits back propagation to the bottom modules in an end-to-end manner. Extensive experimental results on Cityscapes, COCO and our internal dataset demonstrate that our UPSNet achieves stateof-the-art performance with much faster inference. Code has been made available at: https://github.com/ uber-research/UPSNet. * Equal contribution.† This work was done when Hengshuang Zhao was an intern at Uber ATG.

视频分析的图像分割在不同的研究领域起着重要作用，例如智能城市，医疗保健，计算机视觉和地球科学以及遥感应用。在这方面，最近致力于发展新的细分策略;最新的杰出成就之一是Panoptic细分。后者是由语义和实例分割的融合引起的。明确地，目前正在研究Panoptic细分，以帮助获得更多对视频监控，人群计数，自主驾驶，医学图像分析的图像场景的更细致的知识，以及一般对场景更深入的了解。为此，我们介绍了本文的首次全面审查现有的Panoptic分段方法，以获得作者的知识。因此，基于所采用的算法，应用场景和主要目标的性质，执行现有的Panoptic技术的明确定义分类。此外，讨论了使用伪标签注释新数据集的Panoptic分割。继续前进，进行消融研究，以了解不同观点的Panoptic方法。此外，讨论了适合于Panoptic分割的评估度量，并提供了现有解决方案性能的比较，以告知最先进的并识别其局限性和优势。最后，目前对主题技术面临的挑战和吸引不久的将来吸引相当兴趣的未来趋势，可以成为即将到来的研究研究的起点。提供代码的文件可用于：https：//github.com/elharroussomar/awesome-panoptic-egation

The recently introduced panoptic segmentation task has renewed our community's interest in unifying the tasks of instance segmentation (for thing classes) and semantic segmentation (for stuff classes). However, current state-ofthe-art methods for this joint task use separate and dissimilar networks for instance and semantic segmentation, without performing any shared computation. In this work, we aim to unify these methods at the architectural level, designing a single network for both tasks. Our approach is to endow Mask R-CNN, a popular instance segmentation method, with a semantic segmentation branch using a shared Feature Pyramid Network (FPN) backbone. Surprisingly, this simple baseline not only remains effective for instance segmentation, but also yields a lightweight, topperforming method for semantic segmentation. In this work, we perform a detailed study of this minimally extended version of Mask R-CNN with FPN, which we refer to as Panoptic FPN, and show it is a robust and accurate baseline for both tasks. Given its effectiveness and conceptual simplicity, we hope our method can serve as a strong baseline and aid future research in panoptic segmentation.

Panoptic Part Segmentation (PPS) unifies panoptic segmentation and part segmentation into one task. Previous works utilize separated approaches to handle thing, stuff, and part predictions without shared computation and task association. We aim to unify these tasks at the architectural level, designing the first end-to-end unified framework named Panoptic-PartFormer. Moreover, we find the previous metric PartPQ biases to PQ. To handle both issues, we make the following contributions: Firstly, we design a meta-architecture that decouples part feature and things/stuff feature, respectively. We model things, stuff, and parts as object queries and directly learn to optimize all three forms of prediction as a unified mask prediction and classification problem. We term our model as Panoptic-PartFormer. Secondly, we propose a new metric Part-Whole Quality (PWQ) to better measure such task from both pixel-region and part-whole perspectives. It can also decouple the error for part segmentation and panoptic segmentation. Thirdly, inspired by Mask2Former, based on our meta-architecture, we propose Panoptic-PartFormer++ and design a new part-whole cross attention scheme to further boost part segmentation qualities. We design a new part-whole interaction method using masked cross attention. Finally, the extensive ablation studies and analysis demonstrate the effectiveness of both Panoptic-PartFormer and Panoptic-PartFormer++. Compared with previous Panoptic-PartFormer, our Panoptic-PartFormer++ achieves 2% PartPQ and 3% PWQ improvements on the Cityscapes PPS dataset and 5% PartPQ on the Pascal Context PPS dataset. On both datasets, Panoptic-PartFormer++ achieves new state-of-the-art results with a significant cost drop of 70% on GFlops and 50% on parameters. Our models can serve as a strong baseline and aid future research in PPS. Code will be available.

Pastic分割结合了语义和实例细分的优势，可以为智能车辆提供像素级和实例级别的环境感知信息。但是，它挑战各种尺度的对象，尤其是在极小的和小的物体上。在这项工作中，我们提出了两个轻量级模块来减轻此问题。首先，Pixel-ReSation Block旨在为大规模事物建模全局上下文信息，该信息基于与查询无关的公式，并带来小参数增量。然后，构建对流网络以收集针对小规模内容的额外高分辨率信息，为下游分割分支提供更合适的语义功能。基于这两个模块，我们提出了一个端到端尺度意识到的统一网络（Sunet），该网络更适合多尺度对象。对城市景观和可可的广泛实验证明了所提出的方法的有效性。

全景部分分割（PPS）旨在将泛型分割和部分分割统一为一个任务。先前的工作主要利用分离的方法来处理事物，物品和部分预测，而无需执行任何共享的计算和任务关联。在这项工作中，我们旨在将这些任务统一在架构层面上，设计第一个名为Panoptic-Partformer的端到端统一方法。特别是，由于视觉变压器的最新进展，我们将事物，内容和部分建模为对象查询，并直接学会优化所有三个预测作为统一掩码的预测和分类问题。我们设计了一个脱钩的解码器，以分别生成零件功能和事物/东西功能。然后，我们建议利用所有查询和相应的特征共同执行推理。最终掩码可以通过查询和相应特征之间的内部产品获得。广泛的消融研究和分析证明了我们框架的有效性。我们的全景局势群体在CityScapes PPS和Pascal Context PPS数据集上实现了新的最新结果，至少有70％的GFLOPS和50％的参数降低。特别是，在Pascal上下文PPS数据集上采用SWIN Transformer后，我们可以通过RESNET50骨干链和10％的改进获得3.4％的相对改进。据我们所知，我们是第一个通过\ textit {统一和端到端变压器模型来解决PPS问题的人。鉴于其有效性和概念上的简单性，我们希望我们的全景贡献者能够充当良好的基准，并帮助未来的PPS统一研究。我们的代码和型号可在https://github.com/lxtgh/panoptic-partformer上找到。

对于现代自治系统来说，可靠的场景理解是必不可少的。当前基于学习的方法通常试图根据仅考虑分割质量的细分指标来最大化其性能。但是，对于系统在现实世界中的安全操作，考虑预测的不确定性也至关重要。在这项工作中，我们介绍了不确定性感知的全景分段的新任务，该任务旨在预测每个像素语义和实例分割，以及每个像素不确定性估计。我们定义了两个新颖的指标，以促进其定量分析，不确定性感知的综合质量（UPQ）和全景预期校准误差（PECE）。我们进一步提出了新型的自上而下的证据分割网络（EVPSNET），以解决此任务。我们的架构采用了一个简单而有效的概率融合模块，该模块利用了预测的不确定性。此外，我们提出了一种新的LOV \'ASZ证据损失函数，以优化使用深度证据学习概率的分割的IOU。此外，我们提供了几个强大的基线，将最新的泛型分割网络与无抽样的不确定性估计技术相结合。广泛的评估表明，我们的EVPSNET可以实现标准综合质量（PQ）的新最新技术，以及我们的不确定性倾斜度指标。

In this work, we introduce Panoptic-DeepLab, a simple, strong, and fast system for panoptic segmentation, aiming to establish a solid baseline for bottom-up methods that can achieve comparable performance of two-stage methods while yielding fast inference speed. In particular, Panoptic-DeepLab adopts the dual-ASPP and dual-decoder structures specific to semantic, and instance segmentation, respectively. The semantic segmentation branch is the same as the typical design of any semantic segmentation model (e.g., DeepLab), while the instance segmentation branch is class-agnostic, involving a simple instance center regression. As a result, our single Panoptic-DeepLab simultaneously ranks first at all three Cityscapes benchmarks, setting the new state-of-art of 84.2% mIoU, 39.0% AP, and 65.5% PQ on test set. Additionally, equipped with MobileNetV3, Panoptic-DeepLab runs nearly in real-time with a single 1025 × 2049 image (15.8 frames per second), while achieving a competitive performance on Cityscapes (54.1 PQ% on test set). On Mapillary Vistas test set, our ensemble of six models attains 42.7% PQ, outperforming the challenge winner in 2018 by a healthy margin of 1.5%. Finally, our Panoptic-DeepLab also performs on par with several topdown approaches on the challenging COCO dataset. For the first time, we demonstrate a bottom-up approach could deliver state-of-the-art results on panoptic segmentation.

We propose and study a task we name panoptic segmentation (PS). Panoptic segmentation unifies the typically distinct tasks of semantic segmentation (assign a class label to each pixel) and instance segmentation (detect and segment each object instance). The proposed task requires generating a coherent scene segmentation that is rich and complete, an important step toward real-world vision systems. While early work in computer vision addressed related image/scene parsing tasks, these are not currently popular, possibly due to lack of appropriate metrics or associated recognition challenges. To address this, we propose a novel panoptic quality (PQ) metric that captures performance for all classes (stuff and things) in an interpretable and unified manner. Using the proposed metric, we perform a rigorous study of both human and machine performance for PS on three existing datasets, revealing interesting insights about the task. The aim of our work is to revive the interest of the community in a more unified view of image segmentation.

语义场景的理解对于在各种环境中作用的移动代理至关重要。尽管语义细分已经提供了大量信息，但缺少有关单个对象以及一般场景的详细信息，但对于许多现实世界应用程序所必需。但是，分别解决多个任务是昂贵的，并且在移动平台上计算和电池能力有限，无法实时完成。在本文中，我们提出了一种有效的多任务方法，用于RGB-D场景分析〜（EMSANET），该方法同时执行语义和实例分割〜（Panoptic分割），实例方向估计和场景分类。我们表明，所有任务都可以在移动平台上实时使用单个神经网络完成，而不会降低性能 - 相比之下，各个任务能够彼此受益。为了评估我们的多任务方法，我们扩展了常见的RGB-D室内数据集NYUV2和SUNRGB-D的注释，例如分割和方向估计。据我们所知，我们是第一个为NYUV2和SUNRGB-D上的室内场景分析提供如此全面的多任务设置的结果。

Understanding 3D environments semantically is pivotal in autonomous driving applications where multiple computer vision tasks are involved. Multi-task models provide different types of outputs for a given scene, yielding a more holistic representation while keeping the computational cost low. We propose a multi-task model for panoptic segmentation and depth completion using RGB images and sparse depth maps. Our model successfully predicts fully dense depth maps and performs semantic segmentation, instance segmentation, and panoptic segmentation for every input frame. Extensive experiments were done on the Virtual KITTI 2 dataset and we demonstrate that our model solves multiple tasks, without a significant increase in computational cost, while keeping high accuracy performance. Code is available at https://github.com/juanb09111/PanDepth.git

为视频中的每个像素分配语义类和跟踪身份的任务称为视频Panoptic分段。我们的工作是第一个在真实世界中瞄准这项任务，需要在空间和时间域中的密集解释。由于此任务的地面真理难以获得，但是，现有数据集是合成构造的或仅在短视频剪辑中稀疏地注释。为了克服这一点，我们介绍了一个包含两个数据集，Kitti-Step和Motchallenge步骤的新基准。数据集包含长视频序列，提供具有挑战性的示例和用于研究长期像素精确分割和在真实条件下跟踪的测试床。我们进一步提出了一种新的评估度量分割和跟踪质量（STQ），其相当余额平衡该任务的语义和跟踪方面，并且更适合评估任意长度的序列。最后，我们提供了几个基线来评估此新具有挑战性数据集的现有方法的状态。我们已将我们的数据集，公制，基准服务器和基准公开提供，并希望这将激发未来的研究。

点云的Panoptic分割是一种重要的任务，使自动车辆能够使用高精度可靠的激光雷达传感器来理解其附近。现有的自上而下方法通过将独立的任务特定网络或转换方法从图像域转换为忽略激光雷达数据的复杂性，因此通常会导致次优性性能来解决这个问题。在本文中，我们提出了新的自上而下的高效激光乐光线分割（有效的LID）架构，该架构解决了分段激光雷达云中的多种挑战，包括距离依赖性稀疏性，严重的闭塞，大规模变化和重新投影误差。高效地板包括一种新型共享骨干，可以通过加强的几何变换建模容量进行编码，并聚合语义丰富的范围感知多尺度特征。它结合了新的不变语义和实例分段头以及由我们提出的Panoptic外围损耗功能监督的Panoptic Fusion模块。此外，我们制定了正则化的伪标签框架，通过对未标记数据的培训进行进一步提高高效性的性能。我们在两个大型LIDAR数据集中建议模型基准：NUSCENES，我们还提供了地面真相注释和Semantickitti。值得注意的是，高效地将在两个数据集上设置新的最先进状态。

Panoptic semonation涉及联合语义分割和实例分割的组合，其中图像内容分为两种类型：事物和东西。我们展示了Panoptic SegFormer，是与变压器的Panoptic Semonation的一般框架。它包含三个创新组件：高效的深度监督掩模解码器，查询解耦策略以及改进的后处理方法。我们还使用可变形的DETR来有效地处理多尺度功能，这是一种快速高效的DETR版本。具体而言，我们以层式方式监督掩模解码器中的注意模块。这种深度监督策略让注意模块快速关注有意义的语义区域。与可变形的DETR相比，它可以提高性能并将所需培训纪元的数量减少一半。我们的查询解耦策略对查询集的职责解耦并避免了事物和东西之间的相互干扰。此外，我们的后处理策略通过联合考虑分类和分割质量来解决突出的面具重叠而没有额外成本的情况。我们的方法会在基线DETR模型上增加6.2 \％PQ。 Panoptic SegFormer通过56.2 \％PQ实现最先进的结果。它还显示出对现有方法的更强大的零射鲁布利。代码释放\ url {https://github.com/zhiqi-li/panoptic-segformer}。

最近提出的深度感知视频Panoptic分段（DVPS）旨在预测视频中的Panoptic分段结果和深度映射，这是一个具有挑战性的场景理解问题。在本文中，我们提供了多相变压器，揭示了DVPS任务下的所有子任务。我们的方法通过基于查询的学习探讨了深度估计与Panoptic分割的关系。特别是，我们设计三个不同的查询，包括查询，填写询问和深度查询的东西。然后我们建议通过门控融合来学习这些查询之间的相关性。从实验中，我们从深度估计和Panoptic分割方面证明了我们设计的好处。由于每个物品查询还对实例信息进行了编码，因此通过具有外观学习的裁剪实例掩码功能来执行跟踪是自然的。我们的方法在ICCV-2021 BMTT挑战视频+深度轨道上排名第一。据报道，消融研究表明我们如何提高性能。代码将在https://github.com/harboryuan/polyphonicformer提供。

Image segmentation is a key topic in image processing and computer vision with applications such as scene understanding, medical image analysis, robotic perception, video surveillance, augmented reality, and image compression, among many others. Various algorithms for image segmentation have been developed in the literature. Recently, due to the success of deep learning models in a wide range of vision applications, there has been a substantial amount of works aimed at developing image segmentation approaches using deep learning models. In this survey, we provide a comprehensive review of the literature at the time of this writing, covering a broad spectrum of pioneering works for semantic and instance-level segmentation, including fully convolutional pixel-labeling networks, encoder-decoder architectures, multi-scale and pyramid based approaches, recurrent networks, visual attention models, and generative models in adversarial settings. We investigate the similarity, strengths and challenges of these deep learning models, examine the most widely used datasets, report performances, and discuss promising future research directions in this area.

我们介绍了MGNET，这是一个多任务框架，用于单眼几何场景。我们将单眼几何场景的理解定义为两个已知任务的组合：全景分割和自我监管的单眼深度估计。全景分段不仅在语义上，而且在实例的基础上捕获完整场景。自我监督的单眼深度估计使用摄像机测量模型得出的几何约束，以便从单眼视频序列中测量深度。据我们所知，我们是第一个在一个模型中提出这两个任务的组合的人。我们的模型专注于低潜伏期，以实时在单个消费级GPU上实时提供快速推断。在部署过程中，我们的模型将产生密集的3D点云，其中具有来自单个高分辨率摄像头图像的实例意识到语义标签。我们对两个流行的自动驾驶基准（即CityScapes and Kitti）评估了模型，并在其他能够实时的方法中表现出竞争性能。源代码可从https://github.com/markusschoen/mgnet获得。

执行单个图像整体理解和3D重建是计算机视觉中的核心任务。本文介绍了从单个RGB图像的室内和室外场景执行整体图像分段，对象检测，实例分段，深度估计和对象实例3D重建。我们命名我们的系统Panoptic 3D解析，其中Panoptic Segsation（“填写”分割和“检测/分割”的“检测/分割”。我们设计了一个舞台明智的系统，其中不存在一整套注释。此外，我们介绍了一个端到端的管道，在合成数据集上培训，具有全套注释。我们在室内（3D-Flact）和户外（可可和城市）的场景上显示结果。我们提出的Panoptic 3D解析框架指向计算机愿景中有希望的方向。它可以应用于各种应用，包括自主驾驶，映射，机器人，设计，计算机图形学，机器人，人机互动和增强现实。

在本文中，我们专注于探索有效的方法，以更快，准确和域的不可知性语义分割。受到相邻视频帧之间运动对齐的光流的启发，我们提出了一个流对齐模块（FAM），以了解相邻级别的特征映射之间的\ textit {语义流}，并将高级特征广播到高分辨率特征有效地，有效地有效。 。此外，将我们的FAM与共同特征的金字塔结构集成在一起，甚至在轻量重量骨干网络（例如Resnet-18和DFNET）上也表现出优于其他实时方法的性能。然后，为了进一步加快推理过程，我们还提出了一个新型的封闭式双流对齐模块，以直接对齐高分辨率特征图和低分辨率特征图，在该图中我们将改进版本网络称为SFNET-LITE。广泛的实验是在几个具有挑战性的数据集上进行的，结果显示了SFNET和SFNET-LITE的有效性。特别是，建议的SFNET-LITE系列在使用RESNET-18主链和78.8 MIOU以120 fps运行的情况下，使用RTX-3090上的STDC主链在120 fps运行时，在60 fps运行时达到80.1 miou。此外，我们将四个具有挑战性的驾驶数据集（即CityScapes，Mapillary，IDD和BDD）统一到一个大数据集中，我们将其命名为Unified Drive细分（UDS）数据集。它包含不同的域和样式信息。我们基准了UDS上的几项代表性作品。 SFNET和SFNET-LITE仍然可以在UDS上取得最佳的速度和准确性权衡，这在如此新的挑战性环境中是强大的基准。所有代码和模型均可在https://github.com/lxtgh/sfsegnets上公开获得。