第一人称行动认可是视频理解中有挑战性的任务。由于强烈的自我运动和有限的视野,第一人称视频中的许多背景或嘈杂的帧可以在其学习过程中分散一个动作识别模型。为了编码更多的辨别特征,模型需要能够专注于视频的最相关的动作识别部分。以前的作品通过应用时间关注但未能考虑完整视频的全局背景来解决此问题,这对于确定相对重要的部分至关重要。在这项工作中,我们提出了一种简单而有效的堆叠的临时注意力模块(STAM),以基于跨越剪辑的全球知识来计算时间注意力,以强调最辨别的特征。我们通过堆叠多个自我注意层来实现这一目标。而不是天真的堆叠,这是实验证明是无效的,我们仔细地设计了每个自我关注层的输入,以便在产生时间注意力期间考虑视频的本地和全局背景。实验表明,我们提出的STAM可以基于大多数现有底座的顶部构建,并提高各个数据集中的性能。
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我们提出了块茎:一种简单的时空视频动作检测解决方案。与依赖于离线演员检测器或手工设计的演员位置假设的现有方法不同,我们建议通过同时执行动作定位和识别从单个表示来直接检测视频中的动作微管。块茎学习一组管芯查询,并利用微调模块来模拟视频剪辑的动态时空性质,其有效地加强了与在时空空间中的演员位置假设相比的模型容量。对于包含过渡状态或场景变更的视频,我们提出了一种上下文意识的分类头来利用短期和长期上下文来加强行动分类,以及用于检测精确的时间动作程度的动作开关回归头。块茎直接产生具有可变长度的动作管,甚至对长视频剪辑保持良好的结果。块茎在常用的动作检测数据集AVA,UCF101-24和JHMDB51-21上优于先前的最先进。
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Temporal modeling is key for action recognition in videos. It normally considers both short-range motions and long-range aggregations. In this paper, we propose a Temporal Excitation and Aggregation (TEA) block, including a motion excitation (ME) module and a multiple temporal aggregation (MTA) module, specifically designed to capture both short-and long-range temporal evolution. In particular, for short-range motion modeling, the ME module calculates the feature-level temporal differences from spatiotemporal features. It then utilizes the differences to excite the motion-sensitive channels of the features. The long-range temporal aggregations in previous works are typically achieved by stacking a large number of local temporal convolutions. Each convolution processes a local temporal window at a time. In contrast, the MTA module proposes to deform the local convolution to a group of subconvolutions, forming a hierarchical residual architecture. Without introducing additional parameters, the features will be processed with a series of sub-convolutions, and each frame could complete multiple temporal aggregations with neighborhoods. The final equivalent receptive field of temporal dimension is accordingly enlarged, which is capable of modeling the long-range temporal relationship over distant frames. The two components of the TEA block are complementary in temporal modeling. Finally, our approach achieves impressive results at low FLOPs on several action recognition benchmarks, such as Kinetics, Something-Something, HMDB51, and UCF101, which confirms its effectiveness and efficiency.
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自我关注学习成对相互作用以模型远程依赖性,从而产生了对视频动作识别的巨大改进。在本文中,我们寻求更深入地了解视频中的时间建模的自我关注。我们首先表明通过扁平所有像素通过扁平化的时空信息的缠结建模是次优的,未明确捕获帧之间的时间关系。为此,我们介绍了全球暂时关注(GTA),以脱钩的方式在空间关注之上进行全球时间关注。我们在像素和语义类似地区上应用GTA,以捕获不同水平的空间粒度的时间关系。与计算特定于实例的注意矩阵的传统自我关注不同,GTA直接学习全局注意矩阵,该矩阵旨在编码遍布不同样本的时间结构。我们进一步增强了GTA的跨通道多头方式,以利用通道交互以获得更好的时间建模。对2D和3D网络的广泛实验表明,我们的方法一致地增强了时间建模,并在三个视频动作识别数据集中提供最先进的性能。
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在本文中,我们提出了第一个基于变压器的模型,该模型解决了以自我为中心凝视估计的具有挑战性的问题。我们观察到,全局场景上下文和本地视觉信息之间的连接对于从以自我为中心的视频帧进行凝视固定至关重要。为此,我们设计了变压器编码器将全局上下文嵌入为一个附加的视觉令牌,并进一步提出了一种新型的全球 - 本地相关(GLC)模块,以明确模拟全局令牌和每个本地令牌的相关性。我们在两个以自我为中心的视频数据集中验证了我们的模型-EGTEA凝视+和EGO4D。我们的详细消融研究证明了我们方法的好处。此外,我们的方法超过了先前的最新空间。我们还提供了其他可视化,以支持我们的主张,即全球 - 本地相关性是预测以自我为中心视频的凝视固定的关键表示。更多详细信息可以在我们的网站(https://bolinlai.github.io/glc-egogazeest)中找到。
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基于视觉的人类活动识别已成为视频分析领域的重要研究领域之一。在过去的十年中,已经引入了许多先进的深度学习算法,以识别视频流中复杂的人类行为。这些深度学习算法对人类活动识别任务显示出令人印象深刻的表现。但是,这些新引入的方法仅专注于模型性能或这些模型在计算效率和鲁棒性方面的有效性,从而导致其解决挑战性人类活动识别问题的提议中的偏差折衷。为了克服当代深度学习模型对人类活动识别的局限性,本文提出了一个计算高效但通用的空间级联框架,该框架利用了深层歧视性的空间和时间特征,以识别人类活动的识别。为了有效地表示人类行动,我们提出了有效的双重注意卷积神经网络(CNN)体系结构,该结构利用统一的通道空间注意机制来提取视频框架中以人为中心的显着特征。双通道空间注意力层与卷积层一起学会在具有特征图数量的物体的空间接收场中更加专注。然后将提取的判别显着特征转发到堆叠的双向封闭式复发单元(BI-GRU),以使用前进和后传球梯度学习,以实现长期时间建模和对人类行为的识别。进行了广泛的实验,其中获得的结果表明,与大多数当代动作识别方法相比,所提出的框架的执行时间的改善最高167倍。
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We propose a simple, yet effective approach for spatiotemporal feature learning using deep 3-dimensional convolutional networks (3D ConvNets) trained on a large scale supervised video dataset. Our findings are three-fold: 1) 3D ConvNets are more suitable for spatiotemporal feature learning compared to 2D ConvNets; 2) A homogeneous architecture with small 3 × 3 × 3 convolution kernels in all layers is among the best performing architectures for 3D ConvNets; and 3) Our learned features, namely C3D (Convolutional 3D), with a simple linear classifier outperform state-of-the-art methods on 4 different benchmarks and are comparable with current best methods on the other 2 benchmarks. In addition, the features are compact: achieving 52.8% accuracy on UCF101 dataset with only 10 dimensions and also very efficient to compute due to the fast inference of ConvNets. Finally, they are conceptually very simple and easy to train and use.
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未来的活动预期是在Egocentric视觉中具有挑战性问题。作为标准的未来活动预期范式,递归序列预测遭受错误的累积。为了解决这个问题,我们提出了一个简单有效的自我监管的学习框架,旨在使中间表现为连续调节中间代表性,以产生表示(a)与先前观察到的对比的当前时间戳框架中的新颖信息内容和(b)反映其与先前观察到的帧的相关性。前者通过最小化对比损失来实现,并且后者可以通过动态重量机制来实现在观察到的内容中的信息帧中,具有当前帧的特征与观察到的帧之间的相似性比较。通过多任务学习可以进一步增强学习的最终视频表示,该多任务学习在目标活动标签上执行联合特征学习和自动检测到的动作和对象类令牌。在大多数自我传统视频数据集和两个第三人称视频数据集中,SRL在大多数情况下急剧表现出现有的现有最先进。通过实验性事实,还可以准确识别支持活动语义的行动和对象概念的实验性。
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有效地对视频中的空间信息进行建模对于动作识别至关重要。为了实现这一目标,最先进的方法通常采用卷积操作员和密集的相互作用模块,例如非本地块。但是,这些方法无法准确地符合视频中的各种事件。一方面,采用的卷积是有固定尺度的,因此在各种尺度的事件中挣扎。另一方面,密集的相互作用建模范式仅在动作 - 欧元零件时实现次优性能,给最终预测带来了其他噪音。在本文中,我们提出了一个统一的动作识别框架,以通过引入以下设计来研究视频内容的动态性质。首先,在提取本地提示时,我们会生成动态尺度的时空内核,以适应各种事件。其次,为了将这些线索准确地汇总为全局视频表示形式,我们建议仅通过变压器在一些选定的前景对象之间进行交互,从而产生稀疏的范式。我们将提出的框架称为事件自适应网络(EAN),因为这两个关键设计都适应输入视频内容。为了利用本地细分市场内的短期运动,我们提出了一种新颖有效的潜在运动代码(LMC)模块,进一步改善了框架的性能。在几个大规模视频数据集上进行了广泛的实验,例如,某种东西,动力学和潜水48,验证了我们的模型是否在低拖鞋上实现了最先进或竞争性的表演。代码可在:https://github.com/tianyuan168326/ean-pytorch中找到。
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Anticipating future actions based on video observations is an important task in video understanding, which would be useful for some precautionary systems that require response time to react before an event occurs. Since the input in action anticipation is only pre-action frames, models do not have enough information about the target action; moreover, similar pre-action frames may lead to different futures. Consequently, any solution using existing action recognition models can only be suboptimal. Recently, researchers have proposed using a longer video context to remedy the insufficient information in pre-action intervals, as well as the self-attention to query past relevant moments to address the anticipation problem. However, the indirect use of video input features as the query might be inefficient, as it only serves as the proxy to the anticipation goal. To this end, we propose an inductive attention model, which transparently uses prior prediction as the query to derive the anticipation result by induction from past experience. Our method naturally considers the uncertainty of multiple futures via the many-to-many association. On the large-scale egocentric video datasets, our model not only shows consistently better performance than state of the art using the same backbone, and is competitive to the methods that employ a stronger backbone, but also superior efficiency in less model parameters.
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最近,视频变压器在视频理解方面取得了巨大成功,超过了CNN性能;然而,现有的视频变换器模型不会明确地模拟对象,尽管对象对于识别操作至关重要。在这项工作中,我们呈现对象区域视频变换器(Orvit),一个\ emph {对象为中心}方法,它与直接包含对象表示的块扩展视频变压器图层。关键的想法是从早期层开始融合以对象形式的表示,并将它们传播到变压器层中,从而影响整个网络的时空表示。我们的orvit块由两个对象级流组成:外观和动态。在外观流中,“对象区域关注”模块在修补程序上应用自我关注和\ emph {对象区域}。以这种方式,Visual对象区域与统一修补程序令牌交互,并通过上下文化对象信息来丰富它们。我们通过单独的“对象 - 动态模块”进一步模型对象动态,捕获轨迹交互,并显示如何集成两个流。我们在四个任务和五个数据集中评估我们的模型:在某事物中的某些问题和几次射击动作识别,以及在AVA上的某些时空动作检测,以及在某种东西上的标准动作识别 - 某种东西 - 东西,潜水48和EPIC-Kitchen100。我们在考虑的所有任务和数据集中展示了强大的性能改进,展示了将对象表示的模型的值集成到变压器体系结构中。对于代码和预用模型,请访问项目页面\ url {https://roeiherz.github.io/orvit/}
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时空卷积通常无法学习视频中的运动动态,因此在野外的视频理解需要有效的运动表示。在本文中,我们提出了一种基于时空自相似性(STS)的丰富和强大的运动表示。给定一系列帧,STS表示每个局部区域作为空间和时间的邻居的相似度。通过将外观特征转换为关系值,它使学习者能够更好地识别空间和时间的结构模式。我们利用了整个STS,让我们的模型学会从中提取有效的运动表示。建议的神经块被称为自拍,可以轻松插入神经架构中,并在没有额外监督的情况下训练结束。在空间和时间内具有足够的邻域,它有效地捕获视频中的长期交互和快速运动,导致强大的动作识别。我们的实验分析证明了其对运动建模方法的优越性以及与直接卷积的时空特征的互补性。在标准动作识别基准测试中,某事-V1&V2,潜水-48和FineGym,该方法实现了最先进的结果。
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Convolutional neural networks (CNNs) have been extensively applied for image recognition problems giving stateof-the-art results on recognition, detection, segmentation and retrieval. In this work we propose and evaluate several deep neural network architectures to combine image information across a video over longer time periods than previously attempted. We propose two methods capable of handling full length videos. The first method explores various convolutional temporal feature pooling architectures, examining the various design choices which need to be made when adapting a CNN for this task. The second proposed method explicitly models the video as an ordered sequence of frames. For this purpose we employ a recurrent neural network that uses Long Short-Term Memory (LSTM) cells which are connected to the output of the underlying CNN. Our best networks exhibit significant performance improvements over previously published results on the Sports 1 million dataset (73.1% vs. 60.9%) and the UCF-101 datasets with (88.6% vs. 88.0%) and without additional optical flow information (82.6% vs. 73.0%).
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Sign language recognition (SLR) aims to overcome the communication barrier for the people with deafness or the people with hard hearing. Most existing approaches can be typically divided into two lines, i.e., Skeleton-based and RGB-based methods, but both the two lines of methods have their limitations. RGB-based approaches usually overlook the fine-grained hand structure, while Skeleton-based methods do not take the facial expression into account. In attempts to address both limitations, we propose a new framework named Spatial-temporal Part-aware network (StepNet), based on RGB parts. As the name implies, StepNet consists of two modules: Part-level Spatial Modeling and Part-level Temporal Modeling. Particularly, without using any keypoint-level annotations, Part-level Spatial Modeling implicitly captures the appearance-based properties, such as hands and faces, in the feature space. On the other hand, Part-level Temporal Modeling captures the pertinent properties over time by implicitly mining the long-short term context. Extensive experiments show that our StepNet, thanks to Spatial-temporal modules, achieves competitive Top-1 Per-instance accuracy on three widely-used SLR benchmarks, i.e., 56.89% on WLASL, 77.2% on NMFs-CSL, and 77.1% on BOBSL. Moreover, the proposed method is compatible with the optical flow input, and can yield higher performance if fused. We hope that this work can serve as a preliminary step for the people with deafness.
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视觉变压器正在成为解决计算机视觉问题的强大工具。最近的技术还证明了超出图像域之外的变压器来解决许多与视频相关的任务的功效。其中,由于其广泛的应用,人类的行动识别是从研究界受到特别关注。本文提供了对动作识别的视觉变压器技术的首次全面调查。我们朝着这个方向分析并总结了现有文献和新兴文献,同时突出了适应变形金刚以进行动作识别的流行趋势。由于其专业应用,我们将这些方法统称为``动作变压器''。我们的文献综述根据其架构,方式和预期目标为动作变压器提供了适当的分类法。在动作变压器的背景下,我们探讨了编码时空数据,降低维度降低,框架贴片和时空立方体构造以及各种表示方法的技术。我们还研究了变压器层中时空注意的优化,以处理更长的序列,通常通过减少单个注意操作中的令牌数量。此外,我们还研究了不同的网络学习策略,例如自我监督和零局学习,以及它们对基于变压器的行动识别的相关损失。这项调查还总结了在具有动作变压器重要基准的评估度量评分方面取得的进步。最后,它提供了有关该研究方向的挑战,前景和未来途径的讨论。
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具有注释的缺乏大规模的真实数据集使转移学习视频活动的必要性。我们的目标是为少数行动分类开发几次拍摄转移学习的有效方法。我们利用独立培训的本地视觉提示来学习可以从源域传输的表示,该源域只能使用少数示例来从源域传送到不同的目标域。我们使用的视觉提示包括对象 - 对象交互,手掌和地区内的动作,这些地区是手工位置的函数。我们采用了一个基于元学习的框架,以提取部署的视觉提示的独特和域不变组件。这使得能够在使用不同的场景和动作配置捕获的公共数据集中传输动作分类模型。我们呈现了我们转让学习方法的比较结果,并报告了阶级阶级和数据间数据间际传输的最先进的行动分类方法。
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动作检测的任务旨在在每个动作实例中同时推论动作类别和终点的本地化。尽管Vision Transformers推动了视频理解的最新进展,但由于在长时间的视频剪辑中,设计有效的架构以进行动作检测是不平凡的。为此,我们提出了一个有效的层次时空时空金字塔变压器(STPT)进行动作检测,这是基于以下事实:变压器中早期的自我注意力层仍然集中在局部模式上。具体而言,我们建议在早期阶段使用本地窗口注意来编码丰富的局部时空时空表示,同时应用全局注意模块以捕获后期的长期时空依赖性。通过这种方式,我们的STPT可以用冗余的大大减少来编码区域和依赖性,从而在准确性和效率之间进行有希望的权衡。例如,仅使用RGB输入,提议的STPT在Thumos14上获得了53.6%的地图,超过10%的I3D+AFSD RGB模型超过10%,并且对使用其他流量的额外流动功能的表现较少,该流量具有31%的GFLOPS ,它是一个有效,有效的端到端变压器框架,用于操作检测。
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While today's video recognition systems parse snapshots or short clips accurately, they cannot connect the dots and reason across a longer range of time yet. Most existing video architectures can only process <5 seconds of a video without hitting the computation or memory bottlenecks. In this paper, we propose a new strategy to overcome this challenge. Instead of trying to process more frames at once like most existing methods, we propose to process videos in an online fashion and cache "memory" at each iteration. Through the memory, the model can reference prior context for long-term modeling, with only a marginal cost. Based on this idea, we build MeMViT, a Memory-augmented Multiscale Vision Transformer, that has a temporal support 30x longer than existing models with only 4.5% more compute; traditional methods need >3,000% more compute to do the same. On a wide range of settings, the increased temporal support enabled by MeMViT brings large gains in recognition accuracy consistently. MeMViT obtains state-of-the-art results on the AVA, EPIC-Kitchens-100 action classification, and action anticipation datasets. Code and models are available at https://github.com/facebookresearch/memvit.
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我们呈现了基于纯变压器的视频分类模型,在图像分类中最近的近期成功进行了借鉴。我们的模型从输入视频中提取了时空令牌,然后由一系列变压器层编码。为了处理视频中遇到的令牌的长序列,我们提出了我们模型的几种有效的变体,它们将输入的空间和时间维构建。虽然已知基于变换器的模型只有在可用的大型训练数据集时才有效,但我们展示了我们如何在训练期间有效地规范模型,并利用预先训练的图像模型能够在相对小的数据集上训练。我们进行彻底的消融研究,并在包括动力学400和600,史诗厨房,东西的多个视频分类基准上实现最先进的结果,其中 - 基于深度3D卷积网络的现有方法表现出优先的方法。为了促进进一步的研究,我们在https://github.com/google-research/scenic/tree/main/scenic/projects/vivit发布代码
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压缩视频动作识别最近引起了人们的注意,因为它通过用稀疏采样的RGB帧和压缩运动提示(例如运动向量和残差)替换原始视频来大大降低存储和计算成本。但是,这项任务严重遭受了粗糙和嘈杂的动力学以及异质RGB和运动方式的融合不足。为了解决上面的两个问题,本文提出了一个新颖的框架,即具有运动增强的细心跨模式相互作用网络(MEACI-NET)。它遵循两流体系结构,即一个用于RGB模式,另一个用于运动模态。特别是,该运动流采用带有denoising模块的多尺度块来增强表示表示。然后,通过引入选择性运动补充(SMC)和跨模式增强(CMA)模块来加强两条流之间的相互作用,其中SMC与时空上的局部局部运动相互补充,CMA和CMA进一步将两种模态与两种模态相结合。选择性功能增强。对UCF-101,HMDB-51和Kinetics-400基准的广泛实验证明了MEACI-NET的有效性和效率。
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