深度估计是在机器人手术和腹腔镜成像系统中进行图像引导干预的关键步骤。由于对于腹腔镜图像数据很难获得人均深度地面真相，因此很少将监督深度估计应用于手术应用。作为替代方案，已经引入了仅使用同步的立体图像对来训练深度估计器。但是，最近的工作集中在2D中的左右一致性上，而忽略了现实世界坐标中对象的宝贵固有3D信息，这意味着左右3D几何结构一致性尚未得到充分利用。为了克服这一限制，我们提出了M3Depth，这是一种自我监督的深度估计器，以利用3D几何结构信息隐藏在立体声对中，同时保持单眼推理。该方法还消除了在至少一个立体声图像中通过掩码看不见的边界区域的影响，以增强重叠区域中的左图和右图像之间的对应关系。密集实验表明，我们的方法在公共数据集和新获取的数据集上的以前的自我监督方法都大大优先，这表明在不同的样品和腹腔镜上都有良好的概括。

Learning based methods have shown very promising results for the task of depth estimation in single images. However, most existing approaches treat depth prediction as a supervised regression problem and as a result, require vast quantities of corresponding ground truth depth data for training. Just recording quality depth data in a range of environments is a challenging problem. In this paper, we innovate beyond existing approaches, replacing the use of explicit depth data during training with easier-to-obtain binocular stereo footage.We propose a novel training objective that enables our convolutional neural network to learn to perform single image depth estimation, despite the absence of ground truth depth data. Exploiting epipolar geometry constraints, we generate disparity images by training our network with an image reconstruction loss. We show that solving for image reconstruction alone results in poor quality depth images. To overcome this problem, we propose a novel training loss that enforces consistency between the disparities produced relative to both the left and right images, leading to improved performance and robustness compared to existing approaches. Our method produces state of the art results for monocular depth estimation on the KITTI driving dataset, even outperforming supervised methods that have been trained with ground truth depth.

通过探索跨视图一致性，例如，光度计一致性和3D点云的一致性，在自我监督的单眼深度估计（SS-MDE）中取得了显着进步。但是，它们非常容易受到照明差异，遮挡，无纹理区域以及移动对象的影响，使它们不够强大，无法处理各种场景。为了应对这一挑战，我们在本文中研究了两种强大的跨视图一致性。首先，相邻帧之间的空间偏移场是通过通过可变形对齐来从其邻居重建参考框架来获得的，该比对通过深度特征对齐（DFA）损失来对齐时间深度特征。其次，计算每个参考框架及其附近框架的3D点云并转换为体素空间，在其中计算每个体素中的点密度并通过体素密度比对（VDA）损耗对齐。通过这种方式，我们利用了SS-MDE的深度特征空间和3D体素空间的时间连贯性，将“点对点”对齐范式转移到“区域到区域”。与光度一致性损失以及刚性点云对齐损失相比，由于深度特征的强大代表能力以及对上述挑战的素密度的高公差，提出的DFA和VDA损失更加强大。几个户外基准的实验结果表明，我们的方法的表现优于当前最新技术。广泛的消融研究和分析验证了拟议损失的有效性，尤其是在具有挑战性的场景中。代码和型号可在https://github.com/sunnyhelen/rcvc-depth上找到。

Per-pixel ground-truth depth data is challenging to acquire at scale. To overcome this limitation, self-supervised learning has emerged as a promising alternative for training models to perform monocular depth estimation. In this paper, we propose a set of improvements, which together result in both quantitatively and qualitatively improved depth maps compared to competing self-supervised methods.Research on self-supervised monocular training usually explores increasingly complex architectures, loss functions, and image formation models, all of which have recently helped to close the gap with fully-supervised methods. We show that a surprisingly simple model, and associated design choices, lead to superior predictions. In particular, we propose (i) a minimum reprojection loss, designed to robustly handle occlusions, (ii) a full-resolution multi-scale sampling method that reduces visual artifacts, and (iii) an auto-masking loss to ignore training pixels that violate camera motion assumptions. We demonstrate the effectiveness of each component in isolation, and show high quality, state-of-the-art results on the KITTI benchmark.

在接受高质量的地面真相（如LiDAR数据）培训时，监督的学习深度估计方法可以实现良好的性能。但是，LIDAR只能生成稀疏的3D地图，从而导致信息丢失。每个像素获得高质量的地面深度数据很难获取。为了克服这一限制，我们提出了一种新颖的方法，将有前途的平面和视差几何管道与深度信息与U-NET监督学习网络相结合的结构信息结合在一起，与现有的基于流行的学习方法相比，这会导致定量和定性的改进。特别是，该模型在两个大规模且具有挑战性的数据集上进行了评估：Kitti Vision Benchmark和CityScapes数据集，并在相对错误方面取得了最佳性能。与纯深度监督模型相比，我们的模型在薄物体和边缘的深度预测上具有令人印象深刻的性能，并且与结构预测基线相比，我们的模型的性能更加强大。

从单眼图像中学习的自我监督深度学习通常依赖于暂时相邻图像帧之间的2D像素光度关系。但是，他们既没有完全利用3D点的几何对应关系，也没有有效地应对闭塞或照明不一致引起的光度扭曲中的歧义。为了解决这些问题，这项工作提出了密度量构建网络（DEVNET），这是一种新型的自我监管的单眼深度学习框架，可以考虑3D空间信息，并利用相邻的相机flustums中的更强的几何约束。我们的DEVNET不是直接从单个图像中回归像素值，而是将摄像头划分为多个平行的平面，并预测每个平面上的点闭塞概率密度。最终的深度图是通过沿相应射线集成密度来生成的。在训练过程中，引入了新颖的正则化策略和损失功能，以减轻光度歧义和过度拟合。如果没有明显放大的模型参数的大小或运行时间，DEVNET在Kitti-2015室外数据集和NYU-V2室内数据集上均优于几个代表性基准。特别是，在深度估计的任务中，在Kitti-2015和NYU-V2上，DEVNET均减少了4％的根平方。代码可在https://github.com/gitkaichenzhou/devnet上找到。

自我监督的学习已经为单眼深度估计显示出非常有希望的结果。场景结构和本地细节都是高质量深度估计的重要线索。最近的作品遭受了场景结构的明确建模，并正确处理细节信息，这导致了预测结果中的性能瓶颈和模糊人工制品。在本文中，我们提出了具有两个有效贡献的通道 - 明智的深度估计网络（Cadepth-Net）：1）结构感知模块采用自我关注机制来捕获远程依赖性并聚合在信道中的识别特征尺寸，明确增强了场景结构的感知，获得了更好的场景理解和丰富的特征表示。 2）细节强调模块重新校准通道 - 方向特征映射，并选择性地强调信息性功能，旨在更有效地突出至关重要的本地细节信息和熔断器不同的级别功能，从而更精确，更锐化深度预测。此外，广泛的实验验证了我们方法的有效性，并表明我们的模型在基蒂基准和Make3D数据集中实现了最先进的结果。

We present a novel approach for unsupervised learning of depth and ego-motion from monocular video. Unsupervised learning removes the need for separate supervisory signals (depth or ego-motion ground truth, or multi-view video). Prior work in unsupervised depth learning uses pixel-wise or gradient-based losses, which only consider pixels in small local neighborhoods. Our main contribution is to explicitly consider the inferred 3D geometry of the whole scene, and enforce consistency of the estimated 3D point clouds and ego-motion across consecutive frames. This is a challenging task and is solved by a novel (approximate) backpropagation algorithm for aligning 3D structures.We combine this novel 3D-based loss with 2D losses based on photometric quality of frame reconstructions using estimated depth and ego-motion from adjacent frames. We also incorporate validity masks to avoid penalizing areas in which no useful information exists.We test our algorithm on the KITTI dataset and on a video dataset captured on an uncalibrated mobile phone camera. Our proposed approach consistently improves depth estimates on both datasets, and outperforms the stateof-the-art for both depth and ego-motion. Because we only require a simple video, learning depth and ego-motion on large and varied datasets becomes possible. We demonstrate this by training on the low quality uncalibrated video dataset and evaluating on KITTI, ranking among top performing prior methods which are trained on KITTI itself. 1

这些年来，展示技术已经发展。开发实用的HDR捕获，处理和显示解决方案以将3D技术提升到一个新的水平至关重要。多曝光立体声图像序列的深度估计是开发成本效益3D HDR视频内容的重要任务。在本文中，我们开发了一种新颖的深度体系结构，以进行多曝光立体声深度估计。拟议的建筑有两个新颖的组成部分。首先，对传统立体声深度估计中使用的立体声匹配技术进行了修改。对于我们体系结构的立体深度估计部分，部署了单一到stereo转移学习方法。拟议的配方规避了成本量构造的要求，该要求由基于重新编码的单码编码器CNN取代，具有不同的重量以进行功能融合。基于有效网络的块用于学习差异。其次，我们使用强大的视差特征融合方法组合了从不同暴露水平上从立体声图像获得的差异图。使用针对不同质量度量计算的重量图合并在不同暴露下获得的差异图。获得的最终预测差异图更强大，并保留保留深度不连续性的最佳功能。提出的CNN具有使用标准动态范围立体声数据或具有多曝光低动态范围立体序列的训练的灵活性。在性能方面，所提出的模型超过了最新的单眼和立体声深度估计方法，无论是定量还是质量地，在具有挑战性的场景流以及暴露的Middlebury立体声数据集上。该体系结构在复杂的自然场景中表现出色，证明了其对不同3D HDR应用的有用性。

深度估计是3D重建的具有挑战性的任务，以提高环境意识的准确性感测。这项工作带来了一系列改进的新解决方案，与现有方法相比，增加了一系列改进，这增加了对深度图的定量和定性理解。最近，卷积神经网络（CNN）展示了估计单眼图象的深度图的非凡能力。然而，传统的CNN不支持拓扑结构，它们只能在具有确定尺寸和重量的常规图像区域上工作。另一方面，图形卷积网络（GCN）可以处理非欧几里德数据的卷积，并且它可以应用于拓扑结构内的不规则图像区域。因此，在这项工作中为了保护对象几何外观和分布，我们的目的是利用GCN进行自我监督的深度估计模型。我们的模型包括两个并行自动编码器网络：第一个是一个自动编码器，它取决于Reset-50，并从输入图像和多尺度GCN上提取功能以估计深度图。反过来，第二网络将用于基于Reset-18的两个连续帧之间估计自我运动矢量（即3D姿势）。估计的3D姿势和深度图都将用于构建目标图像。使用与光度，投影和平滑度相关的损耗函数的组合用于应对不良深度预测，并保持对象的不连续性。特别是，我们的方法提供了可比性和有前途的结果，在公共基准和Make3D数据集中的高预测精度为89％，与最先进的解决方案相比，培训参数的数量减少了40％。源代码在https://github.com/arminmasoumian/gcndepth.git上公开可用

由于球形摄像机的兴起，单眼360深度估计成为许多应用（例如自主系统）的重要技术。因此，提出了针对单眼360深度估计的最新框架，例如Bifuse中的双预测融合。为了训练这样的框架，需要大量全景以及激光传感器捕获的相应深度地面真相，这极大地增加了数据收集成本。此外，由于这样的数据收集过程是耗时的，因此将这些方法扩展到不同场景的可扩展性成为一个挑战。为此，从360个视频中进行单眼深度估计网络的自我培训是减轻此问题的一种方法。但是，没有现有的框架将双投射融合融合到自我训练方案中，这极大地限制了自我监督的性能，因为Bi-Prodoction Fusion可以利用来自不同投影类型的信息。在本文中，我们建议Bifuse ++探索双投影融合和自我训练场景的组合。具体来说，我们提出了一个新的融合模块和对比度感知的光度损失，以提高Bifuse的性能并提高对现实世界视频的自我训练的稳定性。我们在基准数据集上进行了监督和自我监督的实验，并实现最先进的性能。

深度估计的自我监督学习在图像序列中使用几何体进行监督，并显示有前途的结果。与许多计算机视觉任务一样，深度网络性能是通过从图像中学习准确的空间和语义表示的能力来确定。因此，利用用于深度估计的语义分割网络是自然的。在这项工作中，基于一个发达的语义分割网络HRNET，我们提出了一种新颖的深度估计网络差异，可以利用下式采样过程和上采样过程。通过应用特征融合和注意机制，我们所提出的方法优于基准基准测试的最先进的单眼深度估计方法。我们的方法还展示了更高分辨率培训数据的潜力。我们通过建立一个挑战性案件的测试集，提出了一个额外的扩展评估策略，经验从标准基准源于标准基准。

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。

对于单眼深度估计，获取真实数据的地面真相并不容易，因此通常使用监督的合成数据采用域适应方法。但是，由于缺乏实际数据的监督，这仍然可能会导致较大的域间隙。在本文中，我们通过从真实数据中生成可靠的伪基础真理来开发一个域适应框架，以提供直接的监督。具体而言，我们提出了两种用于伪标记的机制：1）通过测量图像具有相同内容但不同样式的深度预测的一致性，通过测量深度预测的一致性； 2）通过点云完成网络的3D感知伪标记，该网络学会完成3D空间中的深度值，从而在场景中提供更多的结构信息，以完善并生成更可靠的伪标签。在实验中，我们表明我们的伪标记方法改善了各种环境中的深度估计，包括在训练过程中使用立体声对。此外，该提出的方法对现实世界数据集中的几种最新无监督域的适应方法表现出色。

最近，自我监督的学习技术已经应用于计算单眼视频的深度和自我运动，实现了自动驾驶场景中的显着性能。一种广泛采用的深度和自我运动自我监督学习的假设是图像亮度在附近框架内保持恒定。遗憾的是，内窥镜场景不符合这种假设，因为在数据收集期间的照明变化，非灯泡反射和孤立性引起的严重亮度波动，并且这些亮度波动不可避免地恶化深度和自我运动估计精度。在这项工作中，我们介绍了一个新颖的概念，称为外观流动，以解决亮度不一致问题。外观流程考虑了亮度图案中的任何变型，使我们能够开发广义动态图像约束。此外，我们建立一个统一的自我监督框架，以在内窥镜场景中同时估计单眼深度和自我运动，该内窥镜场景包括结构模块，运动模块，外观模块和对应模块，以准确地重建外观并校准图像亮度。广泛的实验是在害怕的数据集和内酷数据集上进行的，拟议的统一框架超过了大幅度的其他自我监控方法。为了验证我们在不同患者和相机上的框架的泛化能力，我们训练我们的模型害怕，但在没有任何微调的情况下测试它在Serv-CT和Hamlyn数据集上，并且卓越的结果揭示了其强大的泛化能力。代码将可用：\ url {https：//github.com/shuweishao/af-sfmlearner}。

准确估计深度信息的能力对于许多自主应用来识别包围环境并预测重要对象的深度至关重要。最近使用的技术之一是单眼深度估计，其中深度图从单个图像推断出深度图。本文提高了自我监督的深度学习技术，以进行准确的广义单眼深度估计。主要思想是训练深层模型要考虑不同帧的序列，每个帧都是地理标记的位置信息。这使得模型能够增强给定区域语义的深度估计。我们展示了我们模型改善深度估计结果的有效性。该模型在现实环境中受过培训，结果显示在将位置数据添加到模型训练阶段之后的深度图中的改进。

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.

3D场景流动表征了当前时间的点如何流到3D欧几里得空间中的下一次，该空间具有自主推断场景中所有对象的非刚性运动的能力。从图像估算场景流的先前方法具有局限性，该方法通过分别估计光流和差异来划分3D场景流的整体性质。学习3D场景从点云流动也面临着综合数据和真实数据与LIDAR点云的稀疏性之间差距的困难。在本文中，利用生成的密集深度图来获得显式的3D坐标，该坐标可直接从2D图像中学习3D场景流。通过将2D像素的密度性质引入3D空间，可以改善预测场景流的稳定性。通过统计方法消除了生成的3D点云中的离群值，以削弱噪声点对3D场景流估计任务的影响。提出了差异一致性损失，以实现3D场景流的更有效的无监督学习。比较了现实世界图像上3D场景流的自我监督学习方法与在综合数据集中学习的多种方法和在LIDAR点云上学习的方法。显示多个场景流量指标的比较可以证明引入伪LIDAR点云到场景流量估计的有效性和优势。

共同监督的深度学习方法的关节深度和自我运动估计可以产生准确的轨迹，而无需地面真相训练数据。但是，由于通常会使用光度损失，因此当这些损失所产生的假设（例如时间照明一致性，静态场景以及缺少噪声和遮挡）时，它们的性能会显着降解。这限制了它们用于例如夜间序列倾向于包含许多点光源（包括在动态对象上）和较暗图像区域中的低信噪比（SNR）。在本文中，我们展示了如何使用三种技术的组合来允许现有的光度损失在白天和夜间图像中起作用。首先，我们引入了每个像素神经强度转化，以补偿连续帧之间发生的光变化。其次，我们预测了每个像素的残差流图，我们用来纠正由网络估计的自我运动和深度引起的重新注入对应关系。第三，我们将训练图像降低，以提高方法的鲁棒性和准确性。这些更改使我们可以在白天和夜间图像中训练单个模型，而无需单独的编码器或诸如现有方法（例如现有方法）的额外功能网络。我们对具有挑战性的牛津机器人数据集进行了广泛的实验和消融研究，以证明我们方法对白天和夜间序列的疗效。

作为许多自主驾驶和机器人活动的基本组成部分，如自我运动估计，障碍避免和场景理解，单眼深度估计（MDE）引起了计算机视觉和机器人社区的极大关注。在过去的几十年中，已经开发了大量方法。然而，据我们所知，对MDE没有全面调查。本文旨在通过审查1970年至2021年之间发布的197个相关条款来弥补这一差距。特别是，我们为涵盖各种方法的MDE提供了全面的调查，介绍了流行的绩效评估指标并汇总公开的数据集。我们还总结了一些代表方法的可用开源实现，并比较了他们的表演。此外，我们在一些重要的机器人任务中审查了MDE的应用。最后，我们通过展示一些有希望的未来研究方向来结束本文。预计本调查有助于读者浏览该研究领域。