视频的对比表示高度依赖于数百万未老化视频的可用性。这对于网络上可用的视频来说是实用的，但获取真实应用的大规模视频非常昂贵和费力。因此，在本文中，我们专注于为自我监督学习设计视频增强，首先分析最佳策略来混合视频以创建新的增强视频样本。然后，问题仍然存在，我们可以利用数据混合视频中的其他方式吗？为此，我们提出了跨模块歧管Cutmix（CMMC），其将视频TESSERACT插入到两个不同模式中的特征空间中的另一个视频TESERACT中。我们发现我们的视频混合策略STC-MIX，即视频的初步混合，然后在视频中跨越不同方式的CMMC，提高了学习视频表示的质量。我们对两个下游任务进行了彻底的实验：在两个小型视频数据集UCF101和HMDB51上进行动作识别和视频检索。我们还展示了我们STC-Mix在NTU数据集上的有效性，其中域名知识有限。我们表明，我们对下游任务的STC混合的表现与其他自我监督的方法有关，同时需要较少的培训数据。

学习自我监督的视频表示主要集中在简单数据增强方案中产生的判别实例。然而，学习的表示通常无法通过看不见的相机观点来概括。为此，我们提出了ViewClr，它将自我监督的视频表示不变到相机视点变化。我们介绍了一个视图生成器，可以被视为任何自我监督的预先文本任务的学习增强，以生成视频的潜在视点表示。ViewClr最大化潜像观点表示与原始视点表示的相似性，使学习的视频编码器能够概括未见的相机视点。在跨视图基准数据集的实验，包括NTU RGB + D数据集，显示ViewClr代表了一种最先进的ViewPoint不变自我监控方法。

The objective of this paper is visual-only self-supervised video representation learning. We make the following contributions: (i) we investigate the benefit of adding semantic-class positives to instance-based Info Noise Contrastive Estimation (In-foNCE) training, showing that this form of supervised contrastive learning leads to a clear improvement in performance; (ii) we propose a novel self-supervised co-training scheme to improve the popular infoNCE loss, exploiting the complementary information from different views, RGB streams and optical flow, of the same data source by using one view to obtain positive class samples for the other; (iii) we thoroughly evaluate the quality of the learnt representation on two different downstream tasks: action recognition and video retrieval. In both cases, the proposed approach demonstrates state-of-the-art or comparable performance with other self-supervised approaches, whilst being significantly more efficient to train, i.e. requiring far less training data to achieve similar performance.

运动，作为视频中最明显的现象，涉及随时间的变化，对视频表示学习的发展是独一无二的。在本文中，我们提出了问题：特别是对自我监督视频表示学习的运动有多重要。为此，我们撰写了一个二重奏，用于利用对比学习政权的数据增强和特征学习的动作。具体而言，我们介绍了一种以前的对比学习（MCL）方法，其将这种二重奏视为基础。一方面，MCL大写视频中的每个帧的光流量，以在时间上和空间地样本地样本（即，横跨时间的相关帧斑块的序列）作为数据增强。另一方面，MCL进一步将卷积层的梯度图对准来自空间，时间和时空视角的光流程图，以便在特征学习中地进行地面运动信息。在R（2 + 1）D骨架上进行的广泛实验证明了我们MCL的有效性。在UCF101上，在MCL学习的表示上培训的线性分类器实现了81.91％的前1个精度，表现优于6.78％的训练预测。在动力学-400上，MCL在线方案下实现66.62％的前1个精度。代码可在https://github.com/yihengzhang-cv/mcl-motion-focused-contrastive-learning。

我们提出了MACLR，这是一种新颖的方法，可显式执行从视觉和运动方式中学习的跨模式自我监督的视频表示。与以前的视频表示学习方法相比，主要关注学习运动线索的研究方法是隐含的RGB输入，MACLR丰富了RGB视频片段的标准对比度学习目标，具有运动途径和视觉途径之间的跨模式学习目标。我们表明，使用我们的MACLR方法学到的表示形式更多地关注前景运动区域，因此可以更好地推广到下游任务。为了证明这一点，我们在五个数据集上评估了MACLR，以进行动作识别和动作检测，并在所有数据集上展示最先进的自我监督性能。此外，我们表明MACLR表示可以像在UCF101和HMDB51行动识别的全面监督下所学的表示一样有效，甚至超过了对Vidsitu和SSV2的行动识别的监督表示，以及对AVA的动作检测。

We present a self-supervised Contrastive Video Representation Learning (CVRL) method to learn spatiotemporal visual representations from unlabeled videos. Our representations are learned using a contrastive loss, where two augmented clips from the same short video are pulled together in the embedding space, while clips from different videos are pushed away. We study what makes for good data augmentations for video self-supervised learning and find that both spatial and temporal information are crucial. We carefully design data augmentations involving spatial and temporal cues. Concretely, we propose a temporally consistent spatial augmentation method to impose strong spatial augmentations on each frame of the video while maintaining the temporal consistency across frames. We also propose a sampling-based temporal augmentation method to avoid overly enforcing invariance on clips that are distant in time. On Kinetics-600, a linear classifier trained on the representations learned by CVRL achieves 70.4% top-1 accuracy with a 3D-ResNet-50 (R3D-50) backbone, outperforming ImageNet supervised pre-training by 15.7% and SimCLR unsupervised pre-training by 18.8% using the same inflated R3D-50. The performance of CVRL can be further improved to 72.9% with a larger R3D-152 (2× filters) backbone, significantly closing the gap between unsupervised and supervised video representation learning. Our code and models will be available at https://github.com/tensorflow/models/tree/master/official/.

在3D动作识别中，存在骨骼模式之间的丰富互补信息。然而，如何建模和利用这些信息仍然是一个充满挑战的3D动作表示学习的问题。在这项工作中，我们将交叉模式相互作用作为双向知识蒸馏问题。不同于经典的蒸馏解决方案，这些解决方案将固定和预训练的教师的知识转移到学生中，在这项工作中，知识在模式之间不断更新和双向蒸馏。为此，我们提出了一个新的跨模式相互蒸馏（CMD）框架，并采用以下设计。一方面，引入了相邻的相似性分布来对每种模式中学习的知识进行建模，其中关系信息自然适合对比框架。另一方面，不对称的配置用于教师和学生来稳定蒸馏过程并在模式之间传递高信心信息。通过派生，我们发现以前作品中的跨模式阳性采矿可以被视为我们CMD的退化版本。我们对NTU RGB+D 60，NTU RGB+D 120和PKU-MMD II数据集执行了广泛的实验。我们的方法的表现优于现有的自我监督方法，并设置了一系列新记录。该代码可在以下网址找到：https：//github.com/maoyunyao/cmd

通过自学学习的视觉表示是一项极具挑战性的任务，因为网络需要在没有监督提供的主动指导的情况下筛选出相关模式。这是通过大量数据增强，大规模数据集和过量量的计算来实现的。视频自我监督学习（SSL）面临着额外的挑战：视频数据集通常不如图像数据集那么大，计算是一个数量级，并且优化器所必须通过的伪造模式数量乘以几倍。因此，直接从视频数据中学习自我监督的表示可能会导致次优性能。为了解决这个问题，我们建议在视频表示学习框架中利用一个以自我或语言监督为基础的强大模型，并在不依赖视频标记的数据的情况下学习强大的空间和时间信息。为此，我们修改了典型的基于视频的SSL设计和目标，以鼓励视频编码器\ textit {subsume}基于图像模型的语义内容，该模型在通用域上训练。所提出的算法被证明可以更有效地学习（即在较小的时期和较小的批次中），并在单模式SSL方法中对标准下游任务进行了新的最新性能。

基于对比度学习的基于自我监督的骨架识别引起了很多关注。最近的文献表明，数据增强和大量对比度对对于学习此类表示至关重要。在本文中，我们发现，基于正常增强的直接扩展对对比对的表现有限，因为随着培训的进展，对比度对从正常数据增强到损失的贡献越小。因此，我们深入研究了对比对比对的，以进行对比学习。由混合增强策略的成功激励，通过综合新样本来改善许多任务的执行，我们提出了Skelemixclr：一种与时空的学习框架，具有时空骨架混合增强（Skelemix），以补充当前的对比样品，以补充当前的对比样品。首先，Skelemix利用骨架数据的拓扑信息将两个骨骼序列混合在一起，通过将裁切的骨骼片段（修剪视图）与其余的骨架序列（截断视图）随机梳理。其次，应用时空掩码池在特征级别上分开这两个视图。第三，我们将对比度对与这两种观点扩展。 SkelemixClr利用修剪和截断的视图来提供丰富的硬对比度对，因为它们由于图形卷积操作而涉及彼此的某些上下文信息，这使模型可以学习更好的运动表示以进行动作识别。在NTU-RGB+D，NTU120-RGB+D和PKU-MMD数据集上进行了广泛的实验表明，SkelemixClr实现了最先进的性能。代码可在https://github.com/czhaneva/skelemixclr上找到。

尽管完全监督的人类骨架序列建模成功，但使用自我监督的预训练进行骨架序列表示学习一直是一个活跃的领域，因为很难在大规模上获取特定于任务的骨骼注释。最近的研究重点是使用对比学习学习视频级别的时间和歧视性信息，但忽略了人类骨骼的层次空间时间。与视频级别的这种表面监督不同，我们提出了一种自我监督的分层预训练方案，该方案纳入了基于层次变压器的骨骼骨骼序列编码器（HI-TRS），以明确捕获空间，短期和长期和长期框架，剪辑和视频级别的时间依赖性分别。为了通过HI-TR评估提出的自我监督预训练方案，我们进行了广泛的实验，涵盖了三个基于骨架的下游任务，包括动作识别，动作检测和运动预测。根据监督和半监督评估协议，我们的方法实现了最新的性能。此外，我们证明了我们的模型在训练阶段中学到的先验知识具有强大的下游任务的转移能力。

我们介绍了一种对比视频表示方法，它使用课程学习在对比度培训中施加动态抽样策略。更具体地说，Concur以易于正面样本（在时间上和语义上相似的剪辑上）开始对比度训练，并且随着训练的进行，它会有效地提高时间跨度，从而有效地采样了硬质阳性（时间为时间和语义上不同）。为了学习更好的上下文感知表示形式，我们还提出了一个辅助任务，以预测积极剪辑之间的时间距离。我们对两个流行的动作识别数据集进行了广泛的实验，即UCF101和HMDB51，我们提出的方法在两项视频动作识别和视频检索的基准任务上实现了最新的性能。我们通过使用R（2+1）D和C3D编码器以及对Kinetics-400和Kinetics-200200数据集的R（2+1）D和C3D编码器以及预训练的影响来探讨编码器骨架和预训练策略的影响。此外，一项详细的消融研究显示了我们提出的方法的每个组成部分的有效性。

鉴于在图像领域的对比学习的成功，目前的自我监督视频表示学习方法通​​常采用对比损失来促进视频表示学习。然而，当空闲地拉动视频的两个增强视图更接近时，该模型倾向于将常见的静态背景作为快捷方式学习但不能捕获运动信息，作为背景偏置的现象。这种偏差使模型遭受弱泛化能力，导致在等下游任务中的性能较差，例如动作识别。为了减轻这种偏见，我们提出\ textbf {f} Oreground-b \ textbf {a} ckground \ textbf {me} rging（sm} rging（fame）故意将所选视频的移动前景区域故意构成到其他人的静态背景上。具体而言，没有任何非货架探测器，我们通过帧差和颜色统计从背景区域中提取移动前景，并在视频中擦拭背景区域。通过利用原始剪辑和熔融夹之间的语义一致性，该模型更多地关注运动模式，并从背景快捷方式中脱位。广泛的实验表明，FAME可以有效地抵抗背景作弊，从而在UCF101，HMDB51和Diving48数据集中实现了最先进的性能。

现代自我监督的学习算法通常强制执行跨视图实例的表示的持久性。虽然非常有效地学习整体图像和视频表示，但这种方法成为在视频中学习时空时间细粒度的特征的子最优，其中场景和情况通过空间和时间演变。在本文中，我们介绍了上下文化的时空对比学习（Const-CL）框架，以利用自我监督有效学习时空时间细粒度的表示。我们首先设计一种基于区域的自我监督的借口任务，该任务要求模型从一个视图中学习将实例表示转换为上下文特征的另一个视图。此外，我们介绍了一个简单的网络设计，有效地调和了整体和本地表示的同时学习过程。我们评估我们对各种下游任务和CONST-CL的学习表现，实现了四个数据集的最先进结果。对于时空行动本地化，Const-CL可以使用AVA-Kinetics验证集的检测到框实现39.4％的地图和30.5％地图。对于对象跟踪，Const-CL在OTB2015上实现了78.1％的精度和55.2％的成功分数。此外，Const-CL分别在视频动作识别数据集，UCF101和HMDB51上实现了94.8％和71.9％的前1个微调精度。我们计划向公众发布我们的代码和模型。

对比学习表明，在自我监督时空表示学习中有希望的潜力。大多数作品天真地采样不同的剪辑以构建正面和负对。但是，我们观察到该公式将模型倾向于背景场景偏见。根本原因是双重的。首先，场景差异通常比运动差异更明显，更容易区分。其次，从同一视频中采样的剪辑通常具有相似的背景，但具有不同的动作。仅将它们作为正对就可以将模型绘制为静态背景而不是运动模式。为了应对这一挑战，本文提出了一种新颖的双重对比配方。具体而言，我们将输入RGB视频序列分解为两种互补模式，静态场景和动态运动。然后，将原始的RGB功能分别靠近静态特征和对齐动态特征。这样，将静态场景和动态运动同时编码为紧凑的RGB表示。我们通过激活图进一步进行特征空间解耦，以提炼静态和动态相关的特征。我们将我们的方法称为\ textbf {d} ual \ textbf {c} intrastive \ textbf {l} ginal for spatio-tempormal \ textbf {r} ePresentation（dclr）。广泛的实验表明，DCLR学习有效的时空表示，并在UCF-101，HMDB-51和潜水-48数据集中获得最先进或可比性的性能。

对比学习在视频表示学习中表现出了巨大的潜力。但是，现有方法无法充分利用短期运动动态，这对于各种下游视频理解任务至关重要。在本文中，我们提出了运动敏感的对比度学习（MSCL），该学习将光学流捕获的运动信息注入RGB帧中，以增强功能学习。为了实现这一目标，除了剪辑级全球对比度学习外，我们还开发了局部运动对比度学习（LMCL），具有两种模式的框架级对比目标。此外，我们引入流动旋转增强（FRA），以生成额外的运动除件负面样品和运动差分采样（MDS）以准确筛选训练样品。对标准基准测试的广泛实验验证了该方法的有效性。以常用的3D RESNET-18为骨干，我们在UCF101上获得了91.5 \％的前1个精度，而在视频分类中进行了一些v2的v2，以及65.6 \％的top-1 top-1召回ucf1011对于视频检索，特别是改善了最新的。

我们介绍了一种新颖的自我监督的对比学习方法，以了解来自未标记视频的表示。现有方法忽略了输入失真的细节，例如，通过学习与时间转换的不变性。相反，我们认为视频表示应该保留视频动态并反映输入的时间操纵。因此，我们利用新的约束来构建对时间转换和更好的捕获视频动态的表示表示。在我们的方法中，视频的增强剪辑之间的相对时间转换被编码在向量中并与其他转换向量形成对比。为了支持时间的设备，我们还提出了将视频的两个剪辑的自我监督分类为1.重叠2.订购或3.无序。我们的实验表明，时代的表示达到最先进的结果，导致UCF101，HMDB51和潜水48上的视频检索和动作识别基准。

Contrastive representation learning has proven to be an effective self-supervised learning method for images and videos. Most successful approaches are based on Noise Contrastive Estimation (NCE) and use different views of an instance as positives that should be contrasted with other instances, called negatives, that are considered as noise. However, several instances in a dataset are drawn from the same distribution and share underlying semantic information. A good data representation should contain relations between the instances, or semantic similarity and dissimilarity, that contrastive learning harms by considering all negatives as noise. To circumvent this issue, we propose a novel formulation of contrastive learning using semantic similarity between instances called Similarity Contrastive Estimation (SCE). Our training objective is a soft contrastive one that brings the positives closer and estimates a continuous distribution to push or pull negative instances based on their learned similarities. We validate empirically our approach on both image and video representation learning. We show that SCE performs competitively with the state of the art on the ImageNet linear evaluation protocol for fewer pretraining epochs and that it generalizes to several downstream image tasks. We also show that SCE reaches state-of-the-art results for pretraining video representation and that the learned representation can generalize to video downstream tasks.

已经显示了来自视频的多模态自我监督学习，以提高模型在各种下游任务上的性能。然而，由于未经保质数据中存在的噪声，这种自我监督的预训练需要大量批量尺寸和大量的计算资源。这部分是由于普遍存在的训练方案在粗粒设置上培训的事实，其中代表整个视频剪辑或自然语言句子的载体用于计算相似性。这种方案使训练噪声作为视频剪辑的一部分可以完全没有与其他模态输入相关联，例如文本描述。在本文中，我们提出了一种细粒度的多模态自我监督培训方案，可以计算胚胎之间的相似性（例如单独的特征地图嵌入和短语嵌入），并使用注意力来减少嘈杂对'在损失功能中加权。我们认为，通过拟议的预培训计划，我们可以培训较小的模型，具有较小的批量大小和更少的计算资源，以实现与最先进的可比性，包括行动识别和文本的任务的下游任务性能。图像检索。

自我监督的方法已通过端到端监督学习的图像分类显着缩小了差距。但是，在人类动作视频的情况下，外观和运动都是变化的重要因素，因此该差距仍然很大。这样做的关键原因之一是，采样对类似的视频剪辑，这是许多自我监督的对比学习方法所需的步骤，目前是保守的，以避免误报。一个典型的假设是，类似剪辑仅在单个视频中暂时关闭，从而导致运动相似性的示例不足。为了减轻这种情况，我们提出了SLIC，这是一种基于聚类的自我监督的对比度学习方法，用于人类动作视频。我们的关键贡献是，我们通过使用迭代聚类来分组类似的视频实例来改善传统的视频内积极采样。这使我们的方法能够利用集群分配中的伪标签来取样更艰难的阳性和负面因素。在UCF101上，SLIC的表现优于最先进的视频检索基线 +15.4％，而直接转移到HMDB51时，SLIC检索基线的率高为15.4％， +5.7％。通过用于动作分类的端到端登录，SLIC在UCF101上获得了83.2％的TOP-1准确性（+0.8％），而HMDB51（+1.6％）上的fric fineTuns in top-1 finetuning。在动力学预处理后，SLIC还与最先进的行动分类竞争。

时空表示学习对于视频自我监督的表示至关重要。最近的方法主要使用对比学习和借口任务。然而，这些方法通过在潜在空间中的特征相似性判断所学习表示的中间状态的同时通过潜伏空间中的特征相似性来学习表示，这限制了整体性能。在这项工作中，考虑到采样实例的相似性作为中级状态，我们提出了一种新的借口任务 - 时空 - 时间重叠速率（Stor）预测。它源于观察到，人类能够区分空间和时间在视频中的重叠率。此任务鼓励模型区分两个生成的样本的存储来学习表示。此外，我们采用了联合优化，将借口任务与对比学习相结合，以进一步增强时空表示学习。我们还研究了所提出的计划中每个组分的相互影响。广泛的实验表明，我们的拟议Stor任务可以赞成对比学习和借口任务。联合优化方案可以显着提高视频理解中的时空表示。代码可在https://github.com/katou2/cstp上获得。