Recent mainstream weakly-supervised semantic segmentation (WSSS) approaches mainly relies on image-level classification learning, which has limited representation capacity. In this paper, we propose a novel semantic learning based framework, named SLAMs (Semantic Learning based Activation Map), for WSSS.

仅使用图像级标签的弱监督语义细分旨在降低分割任务的注释成本。现有方法通常利用类激活图（CAM）来定位伪标签生成的对象区域。但是，凸轮只能发现对象的最歧视部分，从而导致下像素级伪标签。为了解决这个问题，我们提出了一个限制的显着性和内类关系的显着性（I $^2 $ CRC）框架，以协助CAM中激活的对象区域的扩展。具体而言，我们提出了一个显着性指导的类不足的距离模块，以通过将特征对准其类原型来更接近类别内特征。此外，我们提出了一个特定的距离模块，以将类间特征推开，并鼓励对象区域的激活高于背景。除了加强分类网络激活CAM中更多积分对象区域的能力外，我们还引入了一个对象引导的标签细化模块，以完全利用分割预测和初始标签，以获取出色的伪标签。 Pascal VOC 2012和可可数据集的广泛实验很好地证明了I $^2 $ CRC的有效性，而不是其他最先进的对应物。源代码，模型和数据已在\ url {https://github.com/nust-machine-intelligence-laboratory/i2crc}提供。

Weakly supervised semantic segmentation (WSSS) with image-level labels is a challenging task in computer vision. Mainstream approaches follow a multi-stage framework and suffer from high training costs. In this paper, we explore the potential of Contrastive Language-Image Pre-training models (CLIP) to localize different categories with only image-level labels and without any further training. To efficiently generate high-quality segmentation masks from CLIP, we propose a novel framework called CLIP-ES for WSSS. Our framework improves all three stages of WSSS with special designs for CLIP: 1) We introduce the softmax function into GradCAM and exploit the zero-shot ability of CLIP to suppress the confusion caused by non-target classes and backgrounds. Meanwhile, to take full advantage of CLIP, we re-explore text inputs under the WSSS setting and customize two text-driven strategies: sharpness-based prompt selection and synonym fusion. 2) To simplify the stage of CAM refinement, we propose a real-time class-aware attention-based affinity (CAA) module based on the inherent multi-head self-attention (MHSA) in CLIP-ViTs. 3) When training the final segmentation model with the masks generated by CLIP, we introduced a confidence-guided loss (CGL) to mitigate noise and focus on confident regions. Our proposed framework dramatically reduces the cost of training for WSSS and shows the capability of localizing objects in CLIP. Our CLIP-ES achieves SOTA performance on Pascal VOC 2012 and MS COCO 2014 while only taking 10% time of previous methods for the pseudo mask generation. Code is available at https://github.com/linyq2117/CLIP-ES.

基于弱监管的像素 - 明显的密集预测任务当前使用类注意映射（CAM）以产生伪掩模作为地面真理。然而，现有方法通常取决于诱人的训练模块，这可能会引入磨削计算开销和复杂的培训程序。在这项工作中，提出了语义结构知识推断（SSA）来探索隐藏在基于CNN的网络的不同阶段的语义结构信息，以在模型推断中产生高质量凸轮。具体地，首先提出语义结构建模模块（SSM）来生成类别不可知语义相关表示，其中每个项目表示一个类别对象和所有其他类别之间的亲和程度。然后，探索结构化特征表示通过点产品操作来抛光不成熟的凸轮。最后，来自不同骨架级的抛光凸轮融合为输出。所提出的方法具有没有参数的优点，不需要培训。因此，它可以应用于广泛的弱监管像素 - 明智的密集预测任务。对弱势监督对象本地化和弱监督语义分割任务的实验结果证明了该方法的效力，这使得新的最先进的结果实现了这两项任务。

大多数现有的语义分割方法都以图像级类标签作为监督，高度依赖于从标准分类网络生成的初始类激活图（CAM）。在本文中，提出了一种新颖的“渐进贴片学习”方法，以改善分类的局部细节提取，从而更好地覆盖整个对象的凸轮，而不仅仅是在常规分类模型中获得的CAM中的最歧视区域。 “补丁学习”将特征映射破坏成贴片，并在最终聚合之前并行独立处理每个本地贴片。这样的机制强迫网络从分散的歧视性本地部分中找到弱信息，从而提高了本地细节的敏感性。 “渐进的补丁学习”进一步将特征破坏和补丁学习扩展到多层粒度。与多阶段优化策略合作，这种“渐进的补丁学习”机制隐式地为模型提供了跨不同位置粒状性的特征提取能力。作为隐式多粒性渐进式融合方法的替代方案，我们还提出了一种明确的方法，以同时将单个模型中不同粒度的特征融合，从而进一步增强了完整对象覆盖的凸轮质量。我们提出的方法在Pascal VOC 2012数据集上取得了出色的性能，例如，测试集中有69.6 $％miou），它超过了大多数现有的弱监督语义细分方法。代码将在此处公开提供，https://github.com/tyroneli/ppl_wsss。

生成精确的类感知的伪基真实，也就是类激活图（CAM），对于弱监督的语义分割至关重要。原始CAM方法通常会产生不完整和不准确的定位图。为了解决这个问题，本文提出了基于可变形卷积中的偏移学习的扩展和收缩方案，以依次改善两个各个阶段中定位对象的回忆和精度。在扩展阶段，在可变形卷积层中的偏移学习分支，称为“扩展采样器”，寻求采样越来越小的判别对象区域，这是由逆监督信号驱动的，从而最大程度地提高了图像级分类损失。然后在收缩阶段逐渐将位置更完整的物体逐渐缩小到最终对象区域。在收缩阶段，引入了另一个可变形卷积层的偏移学习分支，称为“收缩采样器”，以排除在扩展阶段参加的假积极背景区域，以提高定位图的精度。我们在Pascal VOC 2012和MS Coco 2014上进行了各种实验，以很好地证明了我们方法比其他最先进的方法对弱监督语义分割的优越性。代码将在此处公开提供，https://github.com/tyroneli/esol_wsss。

While class activation map (CAM) generated by image classification network has been widely used for weakly supervised object localization (WSOL) and semantic segmentation (WSSS), such classifiers usually focus on discriminative object regions. In this paper, we propose Contrastive learning for Class-agnostic Activation Map (C$^2$AM) generation only using unlabeled image data, without the involvement of image-level supervision. The core idea comes from the observation that i) semantic information of foreground objects usually differs from their backgrounds; ii) foreground objects with similar appearance or background with similar color/texture have similar representations in the feature space. We form the positive and negative pairs based on the above relations and force the network to disentangle foreground and background with a class-agnostic activation map using a novel contrastive loss. As the network is guided to discriminate cross-image foreground-background, the class-agnostic activation maps learned by our approach generate more complete object regions. We successfully extracted from C$^2$AM class-agnostic object bounding boxes for object localization and background cues to refine CAM generated by classification network for semantic segmentation. Extensive experiments on CUB-200-2011, ImageNet-1K, and PASCAL VOC2012 datasets show that both WSOL and WSSS can benefit from the proposed C$^2$AM.

Image-level weakly supervised semantic segmentation is a challenging problem that has been deeply studied in recent years. Most of advanced solutions exploit class activation map (CAM). However, CAMs can hardly serve as the object mask due to the gap between full and weak supervisions. In this paper, we propose a self-supervised equivariant attention mechanism (SEAM) to discover additional supervision and narrow the gap. Our method is based on the observation that equivariance is an implicit constraint in fully supervised semantic segmentation, whose pixel-level labels take the same spatial transformation as the input images during data augmentation. However, this constraint is lost on the CAMs trained by image-level supervision. Therefore, we propose consistency regularization on predicted CAMs from various transformed images to provide self-supervision for network learning. Moreover, we propose a pixel correlation module (PCM), which exploits context appearance information and refines the prediction of current pixel by its similar neighbors, leading to further improvement on CAMs consistency. Extensive experiments on PASCAL VOC 2012 dataset demonstrate our method outperforms state-of-the-art methods using the same level of supervision. The code is released online 1 .

图像级弱监督的语义分割（WSSS）是一个基本但具有挑战性的计算机视觉任务，促进了场景理解和自动驾驶。大多数现有方法都采用基于分类的类激活地图（CAM）作为初始伪标签进行播放，倾向于关注分割任务的定制特征。为了减轻这个问题，我们提出了一种新的激活调制和重新校准（AMR）方案，它利用聚光灯分支和补偿分支来获得加权凸轮，可以提供可重新校准和特定于任务的概念。具体地，用于重新排列来自信道空间顺序透视的特征重要性的分布，这有助于明确地模拟通道 - 方向的相互依赖性和空间编码，以自适应地调制面向分割的激活响应。此外，我们向双分支引入交叉伪监督，这可以被视为对互动两个分支的语义类似的正则化。广泛的实验表明，AMR在Pascal VOC 2012年数据集上建立了新的最先进的性能，不仅超越了当前方法培训的监督图像水平，而且一些方法依赖于更强的监督，如显着性标签。实验还揭示了我们的计划是即插即用的，可以与其他促进其性能的其他方法合并。

几次拍摄的语义分割解决了学习任务，其中只有几个具有地面真理像素级标签的图像可用于新颖的感兴趣的景点。通常需要将大量数据（即基类）收集具有这样的地面真理信息，然后是元学习策略来解决上述学习任务。当在训练和测试期间只能观察到图像级语义标签时，它被认为是弱监督少量语义细分的更具挑战性的任务。为了解决这个问题，我们提出了一种新的元学习框架，其预测来自有限量的数据和它们的语义标签的伪像素级分段掩模。更重要的是，我们的学习方案进一步利用了具有分段保证的查询图像输入的产生的像素级信息。因此，我们提出的学习模型可以被视为像素级元学习者。通过对基准数据集的广泛实验，我们表明我们的模型在完全监督的环境下实现了令人满意的性能，但在弱势监督的环境下对最先进的方法进行了有利的方法。

弱监督语义分段（WSSS）的现有研究已经利用了类激活映射（CAM）来本地化类对象。然而，由于分类损失不足以提供精确的物区域，因此凸轮倾向于偏向辨别模式（即，稀疏），并且不提供精确的对象边界信息（即，不确定）。为了解决这些限制，我们提出了一种新颖的框架（由MainNet和SupportNet组成），从给定的图像级监督导出像素级自我监督。在我们的框架中，借助拟议的区域对比模块（RCM）和多尺寸细分模块（MAM），MainNet由来自SupportNet的自我监督训练。 RCM从SupportNet中提取两种形式的自我监督：（1）从凸轮和（2）根据类区域掩码的特征获得的（2）类的类别区域掩模。然后，主目的的每个像素明智的特征被原型训练以对比的方式，锐化所产生的凸轮。 MAM利用从SupportNet的多个尺度推断的凸轮作为自我监控来指导MailNet。基于Mainnet和SupportNet的多尺度凸轮之间的不相似性，来自主目的的凸轮训练以扩展到较少辨别的区域。该方法在Pascal VOC 2012数据集上显示了在列车和验证集上的最先进的WSSS性能。为了再现性，代码将很快公开提供。

无弱监督的语义细分（WSSS）段对象没有密度注释的沉重负担。虽然作为价格，产生的伪掩模存在明显的嘈杂像素，其导致在这些伪掩模上训练的次优分割模型。但是罕见的研究通知或解决这个问题，即使在他们改进伪掩码后，即使这些嘈杂的像素也是不可避免的。所以我们试图在噪音缓解的方面提高WSSS。并且我们观察到许多嘈杂的像素具有高置信度，特别是当响应范围太宽或狭窄时，呈现不确定的状态。因此，在本文中，我们通过多次缩放预测映射来模拟响应的噪声变化以进行不确定性估计。然后使用不确定性来重量分割损失以减轻嘈杂的监督信号。我们调用此方法URN，通过响应缩放来缩短来自不确定性估计来噪声缓解。实验验证了URN的好处，我们的方法分别在Pascal VOC 2012和MS Coco 2014上实现了最先进的71.2％和41.5％，而无需额外的型号，如显着性检测。代码可在https://github.com/xmed-lab/urn获得。

经过图像级标签训练的弱监督图像分割通常在伪地面上的生成期间因物体区域的覆盖率不准确。这是因为对象激活图受到分类目标的训练，并且缺乏概括的能力。为了提高客观激活图的一般性，我们提出了一个区域原型网络RPNET来探索训练集的跨图像对象多样性。通过区域特征比较确定了跨图像的相似对象零件。区域之间传播对象信心，以发现新的对象区域，同时抑制了背景区域。实验表明，该提出的方法会生成更完整和准确的伪对象掩模，同时在Pascal VOC 2012和MS Coco上实现最先进的性能。此外，我们研究了提出的方法在减少训练集方面的鲁棒性。

完全有监督的语义细分从密集的口罩中学习，这需要封闭设置的大量注释成本。在本文中，我们使用自然语言作为监督，而无需任何像素级注释进行开放世界细分。我们将提出的框架称为FreeSeg，在该框架上可以从训练训练型模型的原始功能图中免费获得。与零射击或开放集分割相比，freeSeg不需要任何带注释的掩码，并且可以广泛预测超出类无需监督的分段之外的类别。具体而言，FreeSeg从图像文本相似性图（ITSM）中获得了可解释的对比度图像预处理（ICLIP）的自由掩码。我们的核心改进是浓密ICLIP的平滑最小池，具有部分标签和像素的分割策略。此外，没有复杂的设计，例如分组，聚类或检索，很简单。除了简单性外，Freeseg的表现超过了以前的最先进的边缘，例如在同一设置中，MIOU在MIOU上的13.4％。

虽然图像级弱监督的语义分割（WSSS）与类激活地图（CAM）作为基石取得了很大的进展，但分类和分割之间的大型监督差距仍然妨碍模型以产生用于分割的更完整和精确的伪掩模。在这项研究中，我们提出了弱监管的像素到原型对比度，其可以提供像素级监控信号来缩小间隙。由两个直观的前沿引导，我们的方法在不同视图和图像的单个视图中执行，旨在施加跨视图特征语义一致性正则化，并促进特征空间的帧内（互联）紧凑性（色散）。我们的方法可以无缝地纳入现有的WSSS模型，而没有对基础网络的任何更改，并且不会产生任何额外的推断负担。广泛的实验表明，我们的方法始终如一地通过大幅度改善两个强的基线，证明了有效性。具体而言，建于接缝的顶部，我们将初始种子Miou 2012从55.4％提高到Pascal VOC上。此外，通过我们的方法武装，我们从70.8％增加到73.6％的EPS分割Miou，实现了新的最先进。

弱监督的语义分割（WSSS）是具有挑战性的，特别是当使用图像级标签来监督像素级预测时。为了弥合它们的差距，通常生成一个类激活图（CAM）以提供像素级伪标签。卷积神经网络中的凸轮患有部分激活，即，仅激活最多的识别区域。另一方面，基于变压器的方法在探索具有长范围依赖性建模的全球背景下，非常有效，可能会减轻“部分激活”问题。在本文中，我们提出了基于第一变压器的WSSS方法，并介绍了梯度加权元素明智的变压器注意图（GetAn）。 GetaN显示所有特征映射元素的精确激活，跨越变压器层显示对象的不同部分。此外，我们提出了一种激活感知标签完成模块来生成高质量的伪标签。最后，我们将我们的方法纳入了使用双向向上传播的WSS的结束框架。 Pascal VOC和Coco的广泛实验表明，我们的结果通过显着的保证金击败了最先进的端到端方法，并且优于大多数多级方法.M大多数多级方法。

虽然现有的语义分割方法实现令人印象深刻的结果，但它们仍然努力将其模型逐步更新，因为新类别被发现。此外，逐个像素注释昂贵且耗时。本文提出了一种新颖的对语义分割学习弱增量学习的框架，旨在学习从廉价和大部分可用的图像级标签进行新课程。与现有的方法相反，需要从下线生成伪标签，我们使用辅助分类器，用图像级标签培训并由分段模型规范化，在线获取伪监督并逐步更新模型。我们通过使用由辅助分类器生成的软标签来应对过程中的内在噪声。我们展示了我们对Pascal VOC和Coco数据集的方法的有效性，表现出离线弱监督方法，并获得了具有全面监督的增量学习方法的结果。

弱监督的实例分割（WSIS）被认为是比虚弱的语义细分（WSSS）更具挑战性的任务。与WSSS相比，WSIS需要实例的本地化，这很难从图像级标签中提取。为了解决问题，大多数WSIS方法都使用实例或对象级标签需要预先训练的现成提案技术，偏离完全图像级监督设置的基本定义。在本文中，我们提出了一种新的方法，包括两种创新组件。首先，我们提出了一种语义知识转移，通过将WSSS的知识转移到WSIS来获取伪实例标签，同时消除了对现货附加提案的需求。其次，我们提出了一种自我细化方法，可以在自我监督方案中优化伪实例标签，并以在线方式使用精制标签进行培训。在这里，我们发现伪实例标签中缺失的实例被分类为背景类的缺失实例发生了错误的现象。这种语义漂移发生了背景和实例在训练中的混淆，因此降低了分割性能。我们将此问题术语作为语义漂移问题，并表明我们所提出的自我细化方法消除了语义漂移问题。对Pascal VOC 2012和Coco的广泛实验证明了我们的方法的有效性，并且在没有现成的提案技术的情况下实现了相当大的表现。代码即将推出。

Weakly supervised semantic segmentation is typically inspired by class activation maps, which serve as pseudo masks with class-discriminative regions highlighted. Although tremendous efforts have been made to recall precise and complete locations for each class, existing methods still commonly suffer from the unsolicited Out-of-Candidate (OC) error predictions that not belongs to the label candidates, which could be avoidable since the contradiction with image-level class tags is easy to be detected. In this paper, we develop a group ranking-based Out-of-Candidate Rectification (OCR) mechanism in a plug-and-play fashion. Firstly, we adaptively split the semantic categories into In-Candidate (IC) and OC groups for each OC pixel according to their prior annotation correlation and posterior prediction correlation. Then, we derive a differentiable rectification loss to force OC pixels to shift to the IC group. Incorporating our OCR with seminal baselines (e.g., AffinityNet, SEAM, MCTformer), we can achieve remarkable performance gains on both Pascal VOC (+3.2%, +3.3%, +0.8% mIoU) and MS COCO (+1.0%, +1.3%, +0.5% mIoU) datasets with negligible extra training overhead, which justifies the effectiveness and generality of our OCR.

带有图像级标签的弱监督语义分割（WSSS）是一项重要且具有挑战性的任务。由于高训练效率，WSS的端到端解决方案受到了社区的越来越多的关注。但是，当前方法主要基于卷积神经网络，无法正确探索全局信息，因此通常会导致不完整的对象区域。在本文中，为了解决上述问题，我们介绍了自然整合全局信息的变形金刚，以生成更具不可或缺的初始伪标签，以用于端到端WSSS。由变压器中的自我注意力与语义亲和力之间的固有一致性激发，我们提出了来自注意力（AFA）模块的亲和力，以从变形金刚中的多头自我注意力（MHSA）学习语义亲和力。然后将学习的亲和力借用以完善初始伪标签以进行分割。此外，为了有效地得出可靠的亲和力标签，用于监督AFA并确保伪标签的局部一致性，我们设计了一个像素自适应改进模块，该模块结合了低级图像外观信息，以完善伪标签。我们进行了广泛的实验，我们的方法在Pascal VOC 2012和MS Coco 2014数据集中获得了66.0％和38.9％的MIOU，大大优于最近的端到端方法和几个多阶段竞争对手。代码可在https://github.com/rulixiang/afa上找到。