我们提出了一个框架，以便不断学习以对客观的视觉学习和理解为中心的表示。现有的对象形式依赖于个性化场景中的对象的监督，或者执行无监督的解剖学，这几乎无法处理现实世界中的复杂场景。为了减轻注释负担并放宽对数据统计复杂性的限制，我们的方法利用相互作用，从而有效地在学习以特征对象的表示的同时有效地采样对象和相应的训练信号的不同变化。在整个学习过程中，对象以随机顺序逐一流动，具有未知的身份，并且与可以通过卷积高度合成每个对象的潜在权重的潜在代码相关联。此外，采用了学习对象的重新识别和遗忘预防，以使学习过程有效且坚固。我们对拟议框架的关键特征进行了广泛的研究，并分析了学习的表示的特征。此外，我们展示了所提出的框架在学习表示中可以提高下游任务中的标签效率的能力。我们的代码和培训的型号将公开可用。

以对象为中心的表示是通过提供柔性抽象可以在可以建立的灵活性抽象来实现更系统的推广的有希望的途径。最近的简单2D和3D数据集的工作表明，具有对象的归纳偏差的模型可以学习段，并代表单独的数据的统计结构中的有意义对象，而无需任何监督。然而，尽管使用越来越复杂的感应偏差（例如，用于场景的尺寸或3D几何形状），但这种完全无监督的方法仍然无法扩展到不同的现实数据。在本文中，我们采取了弱监督的方法，并专注于如何使用光流的形式的视频数据的时间动态，2）调节在简单的对象位置上的模型可以用于启用分段和跟踪对象在明显更现实的合成数据中。我们介绍了一个顺序扩展，以便引入我们训练的推出，我们训练用于预测现实看的合成场景的光流，并显示调节该模型的初始状态在一小组提示，例如第一帧中的物体的质量中心，是足以显着改善实例分割。这些福利超出了新型对象，新颖背景和更长的视频序列的培训分配。我们还发现，在推论期间可以使用这种初始状态调节作为对特定物体或物体部分的型号查询模型，这可能会为一系列弱监管方法铺平，并允许更有效的互动训练有素的型号。

Continual Learning (CL) is a field dedicated to devise algorithms able to achieve lifelong learning. Overcoming the knowledge disruption of previously acquired concepts, a drawback affecting deep learning models and that goes by the name of catastrophic forgetting, is a hard challenge. Currently, deep learning methods can attain impressive results when the data modeled does not undergo a considerable distributional shift in subsequent learning sessions, but whenever we expose such systems to this incremental setting, performance drop very quickly. Overcoming this limitation is fundamental as it would allow us to build truly intelligent systems showing stability and plasticity. Secondly, it would allow us to overcome the onerous limitation of retraining these architectures from scratch with the new updated data. In this thesis, we tackle the problem from multiple directions. In a first study, we show that in rehearsal-based techniques (systems that use memory buffer), the quantity of data stored in the rehearsal buffer is a more important factor over the quality of the data. Secondly, we propose one of the early works of incremental learning on ViTs architectures, comparing functional, weight and attention regularization approaches and propose effective novel a novel asymmetric loss. At the end we conclude with a study on pretraining and how it affects the performance in Continual Learning, raising some questions about the effective progression of the field. We then conclude with some future directions and closing remarks.

视觉世界可以以稀疏相互作用的不同实体来嘲笑。在动态视觉场景中发现这种组合结构已被证明对端到端的计算机视觉方法有挑战，除非提供明确的实例级别的监督。利用运动提示的基于老虎机的模型最近在学习代表，细分和跟踪对象的情况下没有直接监督显示了巨大的希望，但是它们仍然无法扩展到复杂的现实世界多对象视频。为了弥合这一差距，我们从人类发展中汲取灵感，并假设以深度信号形式的场景几何形状的信息可以促进以对象为中心的学习。我们介绍了一种以对象为中心的视频模型SAVI ++，该模型经过训练，可以预测基于插槽的视频表示的深度信号。通过进一步利用模型缩放的最佳实践，我们能够训练SAVI ++以细分使用移动摄像机记录的复杂动态场景，其中包含在自然主义背景上具有不同外观的静态和移动对象，而无需进行分割监督。最后，我们证明，通过使用从LIDAR获得的稀疏深度信号，Savi ++能够从真实World Waymo Open DataSet中的视频中学习新兴对象细分和跟踪。

估计目标范围在视觉对象跟踪中构成了基本挑战。通常，跟踪器以箱子为中心，并且完全依靠边界框来定义场景中的目标。实际上，对象通常具有复杂的形状，并且与图像轴不符。在这些情况下，边界框不能提供对目标的准确描述，并且通常包含大多数背景像素。我们提出了一个以细分为中心的跟踪管道，该管道不仅会产生高度准确的分割掩码，而且还可以使用分割掩码而不是边界框来使用内部。因此，我们的跟踪器能够更好地学习目标表示形式，该目标表示明确将场景中的目标与背景内容区分开来。为了实现具有挑战性的跟踪方案的必要鲁棒性，我们提出了一个单独的实例本地化组件，该组件用于在产生输出掩码时用于调节分割解码器。我们从分段掩码中推断出一个边界框，验证我们的跟踪器在挑战跟踪数据集方面，并在LASOT上实现新的最新状态，并以69.7％的速度获得了AUC得分。由于大多数跟踪数据集不包含掩码注释，因此我们无法使用它们来评估预测的分割掩码。相反，我们在两个流行的视频对象细分数据集上验证了分割质量。

人类的持续学习（CL）能力与稳定性与可塑性困境密切相关，描述了人类如何实现持续的学习能力和保存的学习信息。自发育以来，CL的概念始终存在于人工智能（AI）中。本文提出了对CL的全面审查。与之前的评论不同，主要关注CL中的灾难性遗忘现象，本文根据稳定性与可塑性机制的宏观视角来调查CL。类似于生物对应物，“智能”AI代理商应该是I）记住以前学到的信息（信息回流）; ii）不断推断新信息（信息浏览:); iii）转移有用的信息（信息转移），以实现高级CL。根据分类学，评估度量，算法，应用以及一些打开问题。我们的主要贡献涉及I）从人工综合情报层面重新检查CL; ii）在CL主题提供详细和广泛的概述; iii）提出一些关于CL潜在发展的新颖思路。

视频分割，即将视频帧分组到多个段或对象中，在广泛的实际应用中扮演关键作用，例如电影中的视觉效果辅助，自主驾驶中的现场理解，以及视频会议中的虚拟背景创建，名称一些。最近，由于计算机愿景中的联系复兴，一直存在众多深度学习的方法，这一直专用于视频分割并提供引人注目的性能。在这项调查中，通过引入各自的任务设置，背景概念，感知需要，开发历史，以及开发历史，综合审查这一领域的两种基本研究，即在视频和视频语义分割中，即视频和视频语义分割中的通用对象分段（未知类别）。主要挑战。我们还提供关于两种方法和数据集的代表文学的详细概述。此外，我们在基准数据集中呈现了审查方法的定量性能比较。最后，我们指出了这一领域的一套未解决的开放问题，并提出了进一步研究的可能机会。

代表物体粒度的场景是场景理解和决策的先决条件。我们提出PrisMoNet，一种基于先前形状知识的新方法，用于学习多对象3D场景分解和来自单个图像的表示。我们的方法学会在平面曲面上分解具有多个对象的合成场景的图像，进入其组成场景对象，并从单个视图推断它们的3D属性。经常性编码器从输入的RGB图像中回归3D形状，姿势和纹理的潜在表示。通过可差异化的渲染，我们培训我们的模型以自我监督方式从RGB-D图像中分解场景。 3D形状在功能空间中连续表示，作为我们以监督方式从示例形状预先训练的符号距离函数。这些形状的前沿提供弱监管信号，以更好地条件挑战整体学习任务。我们评估我们模型在推断3D场景布局方面的准确性，展示其生成能力，评估其对真实图像的概括，并指出了学习的表示的益处。

现有的计算机视觉系统可以与人类竞争，以理解物体的可见部分，但在描绘部分被遮挡物体的无形部分时，仍然远远远远没有达到人类。图像Amodal的完成旨在使计算机具有类似人类的Amodal完成功能，以了解完整的对象，尽管该对象被部分遮住。这项调查的主要目的是对图像Amodal完成领域的研究热点，关键技术和未来趋势提供直观的理解。首先，我们对这个新兴领域的最新文献进行了全面的评论，探讨了图像Amodal完成中的三个关键任务，包括Amodal形状完成，Amodal外观完成和订单感知。然后，我们检查了与图像Amodal完成有关的流行数据集及其共同的数据收集方法和评估指标。最后，我们讨论了现实世界中的应用程序和未来的研究方向，以实现图像的完成，从而促进了读者对现有技术和即将到来的研究趋势的挑战的理解。

Transformer models have shown great success handling long-range interactions, making them a promising tool for modeling video. However they lack inductive biases and scale quadratically with input length. These limitations are further exacerbated when dealing with the high dimensionality introduced with the temporal dimension. While there are surveys analyzing the advances of Transformers for vision, none focus on an in-depth analysis of video-specific designs. In this survey we analyze main contributions and trends of works leveraging Transformers to model video. Specifically, we delve into how videos are handled as input-level first. Then, we study the architectural changes made to deal with video more efficiently, reduce redundancy, re-introduce useful inductive biases, and capture long-term temporal dynamics. In addition we provide an overview of different training regimes and explore effective self-supervised learning strategies for video. Finally, we conduct a performance comparison on the most common benchmark for Video Transformers (i.e., action classification), finding them to outperform 3D ConvNets even with less computational complexity.

本文的目的是一个模型，能够在视频中发现，跟踪和细分多个移动对象。我们做出四个贡献：首先，我们引入了一个以对象为中心的分段模型，具有深度订购的层表示。这是使用摄入光流的变压器体系结构的变体来实现的，每个查询向量为整个视频指定对象及其层。该模型可以有效地发现多个移动对象并处理相互阻塞。其次，我们引入了一条可扩展的管道，用于生成具有多个对象的合成训练数据，从而大大降低了对劳动密集型注释的要求，并支持SIM2REAL概括；第三，我们表明该模型能够学习对象的持久性和时间形状的一致性，并能够预测Amodal分割掩码。第四，我们评估了标准视频细分基准测试模型，戴维斯，MOCA，SEGTRACK，FBMS-59，并实现最新的无监督分割性能，甚至优于几种监督方法。通过测试时间适应，我们观察到进一步的性能提高。

We propose "factor matting", an alternative formulation of the video matting problem in terms of counterfactual video synthesis that is better suited for re-composition tasks. The goal of factor matting is to separate the contents of video into independent components, each visualizing a counterfactual version of the scene where contents of other components have been removed. We show that factor matting maps well to a more general Bayesian framing of the matting problem that accounts for complex conditional interactions between layers. Based on this observation, we present a method for solving the factor matting problem that produces useful decompositions even for video with complex cross-layer interactions like splashes, shadows, and reflections. Our method is trained per-video and requires neither pre-training on external large datasets, nor knowledge about the 3D structure of the scene. We conduct extensive experiments, and show that our method not only can disentangle scenes with complex interactions, but also outperforms top methods on existing tasks such as classical video matting and background subtraction. In addition, we demonstrate the benefits of our approach on a range of downstream tasks. Please refer to our project webpage for more details: https://factormatte.github.io

不确定性在未来预测中起关键作用。未来是不确定的。这意味着可能有很多可能的未来。未来的预测方法应涵盖坚固的全部可能性。在自动驾驶中，涵盖预测部分中的多种模式对于做出安全至关重要的决策至关重要。尽管近年来计算机视觉系统已大大提高，但如今的未来预测仍然很困难。几个示例是未来的不确定性，全面理解的要求以及嘈杂的输出空间。在本论文中，我们通过以随机方式明确地对运动进行建模并学习潜在空间中的时间动态，从而提出了解决这些挑战的解决方案。

最近，几种基于空间内存的方法已经验证了将中间框架及其面具作为内存有助于将视频中的目标对象细分目标对象。但是，它们主要集中于当前帧和内存框架之间的更好匹配，而无需明确关注内存质量。因此，较差的分割面罩的框架容易被记住，这导致了分割掩盖误差问题并进一步影响分割性能。此外，随着帧数的增长，内存框架的线性增加还限制了模型处理长视频的能力。为此，我们提出了一个质量感知的动态内存网络（QDMN）来评估每个帧的分割质量，从而使内存库可以选择性地存储准确的分段框架，以防止误差积累问题。然后，我们将细分质量与时间一致性相结合，以动态更新内存库以提高模型的实用性。我们的QDMN没有任何铃铛和哨子，在戴维斯和YouTube-Vos基准测试中都取得了新的最新性能。此外，广泛的实验表明，提议的质量评估模块（QAM）可以作为通用插件应用于基于内存的方法，并显着提高性能。我们的源代码可在https://github.com/workforai/qdmn上找到。

卷积神经网络在分类方面表现出了显着的结果，但在即时学习新事物方面挣扎。我们提出了一种新颖的彩排方法，其中深度神经网络正在不断学习新的看不见的对象类别，而无需保存任何先前序列的数据。我们的方法称为召回，因为网络通过在培训新类别之前计算旧类别的逻辑来回忆类别。然后在培训期间使用这些，以避免更改旧类别。对于每个新序列，都会添加一个新的头部以适应新类别。为了减轻遗忘，我们提出了一种正规化策略，在该策略中我们用回归替换分类。此外，对于已知类别，我们提出了一个玛哈拉氏症损失，其中包括差异，以说明已知类别和未知类别之间的密度变化。最后，我们提供了一个用于持续学习的新颖数据集，尤其是适用于移动机器人（Hows-CL-25）上的对象识别的数据集，其中包括25个家庭对象类别的150,795个合成图像。我们的方法回忆起优于Core50和ICIFAR-100上的艺术现状，并在HOWS-CL-25上取得了最佳性能。

用于视频对象分割（VOS）的现有最先进方法（VOS）学习帧之间的低级像素到像素对应关系，以在视频中传播对象掩码。这需要大量的密集注释的视频数据，这是昂贵的注释，并且由于视频内的帧是高度相关的，因此由于视频内的帧具有很大冗余。鉴于此，我们提出了HODOR：一种新的方法，通过有效地利用被帮助的静态图像来理解对象外观和场景上下文来解决VOS的新方法。我们将来自图像帧的对象实例和场景信息编码为强大的高级描述符，然后可以用于重新划分不同帧中的这些对象。因此，与没有视频注释培训的现有方法相比，HODOR在DAVIS和YOUTUBE-VOS基准上实现了最先进的性能。如果没有任何架构修改，HODOR也可以通过利用循环一致性围绕单个注释的视频帧周围的视频上下文学习，而其他方法依赖于密集，则时间上一致的注释。

已经提出了几个持续学习技术的家庭，以减轻非静止数据深度神经网络训练的灾难性干扰。但是，由于合适数据集的可接触是可接近的，全面的比较和分析仍然很大程度上是开放的。实证检查不仅在个体作品之间变化而变化，它进一步依赖于通过各种普遍的静态视觉数据集的细分和连接来实现基准的成分。在这项工作中，我们的目标是通过引入计算机图形仿真框架来弥合这一差距，这在无尽的实时程序世界生成过程中重复越来越多的城市场景碎片。其核心在于具有适应性生成因子的模块化参数生成模型。后者可用于灵活地构图数据流，这显着促进了详细的分析，并允许轻松调查各种连续学习计划。

人类智慧的主食是以不断的方式获取知识的能力。在Stark对比度下，深网络忘记灾难性，而且为此原因，类增量连续学习促进方法的子字段逐步学习一系列任务，将顺序获得的知识混合成综合预测。这项工作旨在评估和克服我们以前提案黑暗体验重播（Der）的陷阱，这是一种简单有效的方法，将排练和知识蒸馏结合在一起。灵感来自于我们的思想不断重写过去的回忆和对未来的期望，我们赋予了我的能力，即我的能力来修改其重播记忆，以欢迎有关过去数据II的新信息II）为学习尚未公开的课程铺平了道路。我们表明，这些策略的应用导致了显着的改进;实际上，得到的方法 - 被称为扩展-DAR（X-DER） - 优于标准基准（如CiFar-100和MiniimAgeNet）的技术状态，并且这里引入了一个新颖的。为了更好地了解，我们进一步提供了广泛的消融研究，以证实并扩展了我们以前研究的结果（例如，在持续学习设置中知识蒸馏和漂流最小值的价值）。

Humans and animals have the ability to continually acquire, fine-tune, and transfer knowledge and skills throughout their lifespan. This ability, referred to as lifelong learning, is mediated by a rich set of neurocognitive mechanisms that together contribute to the development and specialization of our sensorimotor skills as well as to long-term memory consolidation and retrieval. Consequently, lifelong learning capabilities are crucial for computational systems and autonomous agents interacting in the real world and processing continuous streams of information. However, lifelong learning remains a long-standing challenge for machine learning and neural network models since the continual acquisition of incrementally available information from non-stationary data distributions generally leads to catastrophic forgetting or interference. This limitation represents a major drawback for state-of-the-art deep neural network models that typically learn representations from stationary batches of training data, thus without accounting for situations in which information becomes incrementally available over time. In this review, we critically summarize the main challenges linked to lifelong learning for artificial learning systems and compare existing neural network approaches that alleviate, to different extents, catastrophic forgetting. Although significant advances have been made in domain-specific learning with neural networks, extensive research efforts are required for the development of robust lifelong learning on autonomous agents and robots. We discuss well-established and emerging research motivated by lifelong learning factors in biological systems such as structural plasticity, memory replay, curriculum and transfer learning, intrinsic motivation, and multisensory integration.

顺序操纵任务需要机器人识别环境的状态，并计划导致期望目标状态的一系列动作，其中来自原始传感器输入的对象实体之间的空间关系的能力至关重要。之前的作品依赖于明确的状态估计或与新的对象或新任务的结束学习斗争。在这项工作中，我们提出了SARNET（空间对象形式的表示网络），其从RGB图像中提取了以RGB图像的对象形式，根据感兴趣对象的规范视图。我们展示了Sornet学习的对象嵌入，在三个空间推理任务上概括了零射击到未知对象实体：空间关系分类，技能前提分类和相对方向回归，显着优于基线。此外，我们提出了现实世界的机器人实验，证明了学习对象嵌入在任务规划中的使用进行了连续操作。