为了在人类环境中运作，机器人的语义感知必须克服开放世界的挑战，例如新颖的对象和域间隙。因此，在此类环境中的自主部署要求机器人在不监督的情况下更新其知识和学习。我们研究机器人如何在探索未知环境时如何自主发现新颖的语义类别并提高已知类别的准确性。为此，我们开发了一个通用框架来映射和聚类，然后使用该框架来生成自我监督的学习信号以更新语义分割模型。特别是，我们展示了如何在部署过程中优化聚类参数，并且与先前的工作相比，多种观察方式的融合可以改善新颖的对象发现。

语义分段网络通常在部署期间预先培训并且未更新。因此，如果训练数据的分布偏离机器人操作期间遇到的那个，则通常发生错误分类。我们建议通过将神经网络调整到机器人在部署期间的环境中来缓解此问题，而无需对外监督。利用互补数据表示，通过概率地累积在体积3D地图中的连续2D语义预测来生成监督信号。然后，我们在累积的语义地图的渲染上重新培训网络，有效地解决歧义并通过3D表示来执行多视图一致性。为了在进行网络适应时保留先前学习的知识，我们采用了基于体验重放的持续学习策略。通过广泛的实验评估，我们对Scannet DataSet和RGB-D传感器记录的内部数据显示了对现实世界室内场景的成功适应。与固定的预训练的神经网络相比，我们的方法平均增加了分割性能11.8％，同时有效地保留了从预训练前数据集的知识。

这项工作提出了一种体现的代理，可以以完全自主的方式将其语义分割网络调整到新的室内环境中。由于语义分割网络无法很好地推广到看不见的环境，因此代理会收集新环境的图像，然后将其用于自我监督的域适应性。我们将其作为一个有益的路径计划问题提出，并提出一种新的信息增益，该信息利用从语义模型中提取的不确定性来安全地收集相关数据。随着域的适应性的进展，这些不确定性会随着时间的推移而发生变化，并且我们系统的快速学习反馈驱使代理收集不同的数据。实验表明，与勘探目标相比，我们的方法更快地适应了新环境，最终性能更高，并且可以成功部署到物理机器人上的现实环境中。

对于图像的语义分割，如果该任务限于一组封闭的类，则最先进的深神经网络（DNN）实现高分性精度。然而，截至目前，DNN具有有限的开放世界能够在开放世界中运行，在那里他们任务是识别属于未知对象的像素，最终逐步学习新颖的类。人类有能力说：我不知道那是什么，但我已经看到了这样的东西。因此，希望以无监督的方式执行这种增量学习任务。我们介绍一种基于视觉相似性群集未知对象的方法。这些集群用于定义新课程，并作为无监督增量学习的培训数据。更确切地说，通过分割质量估计来评估预测语义分割的连接组件。具有低估计预测质量的连接组件是随后聚类的候选者。另外，组件明智的质量评估允许获得可能包含未知对象的图像区域的预测分段掩模。这种掩模的各个像素是伪标记的，然后用于重新训练DNN，即，在不使用由人类产生的地面真理。在我们的实验中，我们证明，在没有访问地面真理甚至几个数据中，DNN的类空间可以由新颖的类扩展，实现了相当大的分割精度。

在本文中，我们表明，自我监督的功能学习的最新进展使无监督的对象发现和语义细分，其性能与10年前的监督语义分割相匹配。我们提出了一种基于无监督的显着性掩码和自我监督的特征聚类的方法，以启动对象发现，然后在伪标签上训练语义分割网络，以在带有多个对象的图像上引导系统。我们介绍了Pascal VOC的结果，该结果远远超出了当前的最新状态（47.3 MIOU），我们首次在整个81个类别中向COCO上首次报告结果：我们的方法发现了34个类别，价格超过20美元\％$ iou，同时获得所有81个类别的平均值为19.6。

3D点云语义细分对于自动驾驶至关重要。文献中的大多数方法都忽略了一个重要方面，即在处理动态场景时如何处理域转移。这可能会极大地阻碍自动驾驶车辆的导航能力。本文推进了该研究领域的最新技术。我们的第一个贡献包括分析点云细分中的新的未开发的方案，即无源的在线无监督域改编（SF-OUDA）。我们在实验上表明，最新的方法具有相当有限的能力，可以使预训练的深网模型以在线方式看不到域。我们的第二个贡献是一种依赖于自适应自我训练和几何传播的方法，以在线调整预训练的源模型，而无需源数据或目标标签。我们的第三个贡献是在一个充满挑战的设置中研究sf-ouda，其中源数据是合成的，目标数据是现实世界中捕获的点云。我们将最近的Synlidar数据集用作合成源，并引入了两个新的合成（源）数据集，这些数据集可以刺激未来的综合自动驾驶研究。我们的实验显示了我们分割方法对数千个现实点云的有效性。代码和合成数据集可在https://github.com/saltoricristiano/gipso-sfouda上找到。

Deep learning has attained remarkable success in many 3D visual recognition tasks, including shape classification, object detection, and semantic segmentation. However, many of these results rely on manually collecting densely annotated real-world 3D data, which is highly time-consuming and expensive to obtain, limiting the scalability of 3D recognition tasks. Thus, we study unsupervised 3D recognition and propose a Self-supervised-Self-Labeled 3D Recognition (SL3D) framework. SL3D simultaneously solves two coupled objectives, i.e., clustering and learning feature representation to generate pseudo-labeled data for unsupervised 3D recognition. SL3D is a generic framework and can be applied to solve different 3D recognition tasks, including classification, object detection, and semantic segmentation. Extensive experiments demonstrate its effectiveness. Code is available at https://github.com/fcendra/sl3d.

3D场景图最近已成为3D环境的强大高级表示。一个3D场景图将环境描述为一个分层图，其中节点在多个级别的抽象和边缘表示概念之间的关系。尽管3D场景图可以用作机器人的高级“心理模型”，但如何实时建立如此丰富的代表仍然是未知的领域。本文描述了一个实时空间感知系统，这是一套算法，可实时从传感器数据构建3D场景图。我们的第一个贡献是开发实时算法，以在机器人探索环境时逐步构建场景图的层。这些算法在当前机器人位置构建了本地欧几里得签名的距离功能（ESDF），从ESDF中提取位置的拓扑图，然后使用受社区检测技术启发的方法将其分为房间。我们的第二个贡献是研究3D场景图中的循环闭合检测和优化。我们表明，3D场景图允许定义层次描述符以进行循环闭合检测；我们的描述符捕获场景图中跨层的统计信息，从低级视觉外观到有关对象和位置的摘要统计信息。然后，我们提出了第一种算法来优化3D场景图，以响应循环封闭。我们的方法依靠嵌入式变形图同时校正场景图的所有层。我们将提出的空间感知系统实施到一个名为Hydra的体系结构中，该体系结合了快速的早期和中级感知过程与较慢的高级感知。我们在模拟和真实数据上评估了Hydra，并证明它能够以与批处理离线方法相当的准确性重建3D场景图，尽管在线运行。

We tackle the problem of novel class discovery and localization (NCDL). In this setting, we assume a source dataset with supervision for only some object classes. Instances of other classes need to be discovered, classified, and localized automatically based on visual similarity without any human supervision. To tackle NCDL, we propose a two-stage object detection network Region-based NCDL (RNCDL) that uses a region proposal network to localize regions of interest (RoIs). We then train our network to learn to classify each RoI, either as one of the known classes, seen in the source dataset, or one of the novel classes, with a long-tail distribution constraint on the class assignments, reflecting the natural frequency of classes in the real world. By training our detection network with this objective in an end-to-end manner, it learns to classify all region proposals for a large variety of classes, including those not part of the labeled object class vocabulary. Our experiments conducted using COCO and LVIS datasets reveal that our method is significantly more effective than multi-stage pipelines that rely on traditional clustering algorithms. Furthermore, we demonstrate the generality of our approach by applying our method to a large-scale Visual Genome dataset, where our network successfully learns to detect various semantic classes without direct supervision.

我们提出了一种新颖的方法来重新定位或放置识别，这是许多机器人技术，自动化和AR应用中要解决的基本问题。我们不依靠通常不稳定的外观信息，而是考虑以局部对象形式给出参考图的情况。我们的本地化框架依赖于3D语义对象检测，然后与地图中的对象关联。可能的配对关联集是基于评估空间兼容性的合并度量的层次聚类而生长的。后者特别使用有关​​相对对象配置的信息，该信息相对于全局转换是不变的。随着相机逐步探索环境并检测更多对象，关联集将进行更新和扩展。我们在几种具有挑战性的情况下测试我们的算法，包括动态场景，大型视图变化以及具有重复实例的场景。我们的实验表明，我们的方法在鲁棒性和准确性方面都优于先前的艺术。

保持最新的地图以反映现场的最新变化非常重要，尤其是在涉及在延长环境中操作的机器人重复遍历的情况。未发现的变化可能会导致地图质量恶化，导致本地化差，操作效率低下和机器人丢失。体积方法，例如截断的签名距离功能（TSDF），由于其实时生产致密而详细的地图，尽管在随着时间的推移随着时间的流逝而变化的地图更新仍然是一个挑战，但由于它们的实时生产而迅速获得了吸引力。我们提出了一个框架，该框架引入了一种新颖的概率对象状态表示，以跟踪对象在半静态场景中的姿势变化。该表示为每个对象共同对平稳性评分和TSDF变更度量进行建模。同时加入几何信息和语义信息的贝叶斯更新规则被得出以实现一致的在线地图维护。为了与最先进的方法一起广泛评估我们的方法，我们在仓库环境中发布了一个新颖的现实数据集。我们还评估了公共Toycar数据集。我们的方法优于半静态环境重建质量的最先进方法。

第一人称视频在其持续环境的背景下突出了摄影师的活动。但是，当前的视频理解方法是从短视频剪辑中的视觉特征的原因，这些视频片段与基础物理空间分离，只捕获直接看到的东西。我们提出了一种方法，该方法通过学习摄影师（潜在看不见的）本地环境来促进以人为中心的环境的了解来链接以自我为中心的视频和摄像机随着时间的推移而张开。我们使用来自模拟的3D环境中的代理商的视频进行训练，在该环境中，环境完全可以观察到，并在看不见的环境的房屋旅行的真实视频中对其进行测试。我们表明，通过将视频接地在其物理环境中，我们的模型超过了传统的场景分类模型，可以预测摄影师所处的哪个房间（其中帧级信息不足），并且可以利用这种基础来定位与环境相对应的视频瞬间 - 中心查询，优于先验方法。项目页面：http：//vision.cs.utexas.edu/projects/ego-scene-context/

自我监督的视觉表示学习最近引起了重大的研究兴趣。虽然一种评估自我监督表示的常见方法是通过转移到各种下游任务，但我们研究了衡量其可解释性的问题，即了解原始表示中编码的语义。我们将后者提出为估计表示和手动标记概念空间之间的相互信息。为了量化这一点，我们介绍了一个解码瓶颈：必须通过简单的预测变量捕获信息，将概念映射到表示空间中的簇。我们称之为反向线性探测的方法为表示表示的语义敏感。该措施还能够检测出表示何时包含概念的组合（例如“红色苹果”），而不仅仅是单个属性（独立的“红色”和“苹果”）。最后，我们建议使用监督分类器自动标记大型数据集，以丰富用于探测的概念的空间。我们使用我们的方法来评估大量的自我监督表示形式，通过解释性对它们进行排名，并通过线性探针与标准评估相比出现的差异，并讨论了一些定性的见解。代码为：{\ Scriptsize {\ url {https://github.com/iro-cp/ssl-qrp}}}}}。

在本文中，我们考虑一个高度通用的图像识别设置，其中，给定标记和未标记的图像集，任务是在未标记的集合中对所有图像进行分类。这里，未标记的图像可以来自标记的类或新颖的图像。现有的识别方法无法处理此设置，因为它们会产生几种限制性假设，例如仅来自已知或未知 - 类的未标记的实例以及已知的未知类的数量。我们解决了更加不受约束的环境，命名为“广义类别发现”，并挑战所有这些假设。我们首先通过从新型类别发现和适应这项任务的最先进的算法来建立强有力的基线。接下来，我们建议使用视觉变形金刚，为此开放的世界设置具有对比的代表学习。然后，我们介绍一个简单而有效的半监督$ k $ -means方法，将未标记的数据自动聚类，看不见的类，显着优于基线。最后，我们还提出了一种新的方法来估计未标记数据中的类别数。我们彻底评估了我们在公共数据集上的方法，包括Cifar10，CiFar100和Imagenet-100，以及包括幼崽，斯坦福汽车和植宝司19，包括幼崽，斯坦福汽车和Herbarium19，在这个新的环境中基准测试，以培养未来的研究。

We propose Panoptic Lifting, a novel approach for learning panoptic 3D volumetric representations from images of in-the-wild scenes. Once trained, our model can render color images together with 3D-consistent panoptic segmentation from novel viewpoints. Unlike existing approaches which use 3D input directly or indirectly, our method requires only machine-generated 2D panoptic segmentation masks inferred from a pre-trained network. Our core contribution is a panoptic lifting scheme based on a neural field representation that generates a unified and multi-view consistent, 3D panoptic representation of the scene. To account for inconsistencies of 2D instance identifiers across views, we solve a linear assignment with a cost based on the model's current predictions and the machine-generated segmentation masks, thus enabling us to lift 2D instances to 3D in a consistent way. We further propose and ablate contributions that make our method more robust to noisy, machine-generated labels, including test-time augmentations for confidence estimates, segment consistency loss, bounded segmentation fields, and gradient stopping. Experimental results validate our approach on the challenging Hypersim, Replica, and ScanNet datasets, improving by 8.4, 13.8, and 10.6% in scene-level PQ over state of the art.

结合同时定位和映射（SLAM）估计和动态场景建模可以高效地在动态环境中获得机器人自主权。机器人路径规划和障碍避免任务依赖于场景中动态对象运动的准确估计。本文介绍了VDO-SLAM，这是一种强大的视觉动态对象感知SLAM系统，用于利用语义信息，使得能够在场景中进行准确的运动估计和跟踪动态刚性物体，而无需任何先前的物体形状或几何模型的知识。所提出的方法识别和跟踪环境中的动态对象和静态结构，并将这些信息集成到统一的SLAM框架中。这导致机器人轨迹的高度准确估计和对象的全部SE（3）运动以及环境的时空地图。该系统能够从对象的SE（3）运动中提取线性速度估计，为复杂的动态环境中的导航提供重要功能。我们展示了所提出的系统对许多真实室内和室外数据集的性能，结果表明了对最先进的算法的一致和实质性的改进。可以使用源代码的开源版本。

弱监督的点云语义分割方法需要1 \％或更少的标签，希望实现与完全监督的方法几乎相同的性能，这些方法最近引起了广泛的研究关注。该框架中的一个典型解决方案是使用自我训练或伪标记来从点云本身挖掘监督，但忽略了图像中的关键信息。实际上，在激光雷达场景中广泛存在相机，而这种互补信息对于3D应用似乎非常重要。在本文中，我们提出了一种用于3D分割的新型交叉模式弱监督的方法，并结合了来自未标记图像的互补信息。基本上，我们设计了一个配备有效标签策略的双分支网络，以最大程度地发挥标签的力量，并直接实现2D到3D知识转移。之后，我们以期望最大（EM）的视角建立了一个跨模式的自我训练框架，该框架在伪标签估计和更新参数之间进行了迭代。在M-Step中，我们提出了一个跨模式关联学习，通过增强3D点和2D超级像素之间的周期矛盾性，从图像中挖掘互补的监督。在E-Step中，伪标签的自我校准机制被得出过滤噪声标签，从而为网络提供了更准确的标签，以进行全面训练。广泛的实验结果表明，我们的方法甚至优于最先进的竞争对手，而少于1 \％的主动选择注释。

Unsupervised object discovery aims to localize objects in images, while removing the dependence on annotations required by most deep learning-based methods. To address this problem, we propose a fully unsupervised, bottom-up approach, for multiple objects discovery. The proposed approach is a two-stage framework. First, instances of object parts are segmented by using the intra-image similarity between self-supervised local features. The second step merges and filters the object parts to form complete object instances. The latter is performed by two CNN models that capture semantic information on objects from the entire dataset. We demonstrate that the pseudo-labels generated by our method provide a better precision-recall trade-off than existing single and multiple objects discovery methods. In particular, we provide state-of-the-art results for both unsupervised class-agnostic object detection and unsupervised image segmentation.

本文报告了一个动态语义映射框架，该框架将3D场景流量测量纳入封闭形式的贝叶斯推理模型中。环境中动态对象的存在可能会导致当前映射算法中的伪影和痕迹，从而导致后方地图不一致。我们利用深度学习利用最新的语义细分和3D流量估计，以提供MAP推断的测量。我们开发了一个贝叶斯模型，该模型以流量传播，并渗透3D连续（即可以在任意分辨率下查询）语义占用率图优于其静态对应物的语义占用图。使用公开数据集的广泛实验表明，所提出的框架对其前身和深度神经网络的输入测量有所改善。

近年来我们目睹了巨大进展的动机，本文提出了对协作同时定位和映射（C-SLAM）主题的科学文献的调查，也称为多机器人猛击。随着地平线上的自动驾驶车队和工业应用中的多机器人系统的兴起，我们相信合作猛击将很快成为未来机器人应用的基石。在本调查中，我们介绍了C-Slam的基本概念，并呈现了彻底的文献综述。我们还概述了C-Slam在鲁棒性，通信和资源管理方面的主要挑战和限制。我们通过探索该地区目前的趋势和有前途的研究途径得出结论。