在本文中,我们解决了一次性分段的单次无监督域适应(OSUDA)的问题,其中分段器在训练期间只看到一个未标记的目标图像。在这种情况下,传统的无监督域适应模型通常失败,因为它们不能适应目标域,以具有过度拟合到一个(或几个)目标样本。为了解决这个问题,现有的OSUDA方法通常集成了一种样式传输模块,基于未标记的目标样本执行域随机化,可以在训练期间探讨目标样本周围的多个域。然而,这种样式传输模块依赖于一组额外的图像作为预训练的样式参考,并且还增加了对域适应的内存需求。在这里,我们提出了一种新的奥德达方法,可以有效地缓解这种计算负担。具体而言,我们将多个样式混合层集成到分段器中,该分段器播放样式传输模块的作用,以在不引入任何学习参数的情况下使源图像进行体现。此外,我们提出了一种剪辑的原型匹配(PPM)方法来加权考虑源像素在监督训练期间的重要性,以缓解负适应。实验结果表明,我们的方法在单次设置下的两个常用基准上实现了新的最先进的性能,并且比所有比较方法更有效。
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无监督的域适应性(UDA)旨在使在标记的源域上训练的模型适应未标记的目标域。在本文中,我们提出了典型的对比度适应(PROCA),这是一种无监督域自适应语义分割的简单有效的对比度学习方法。以前的域适应方法仅考虑跨各个域的阶级内表示分布的对齐,而阶层间结构关系的探索不足,从而导致目标域上的对齐表示可能不像在源上歧视的那样容易歧视。域了。取而代之的是,ProCA将类间信息纳入班级原型,并采用以班级为中心的分布对齐进行适应。通过将同一类原型与阳性和其他类原型视为实现以集体为中心的分配对齐方式的负面原型,Proca在经典领域适应任务上实现了最先进的性能,{\ em i.e. text {and} synthia $ \ to $ cityScapes}。代码可在\ href {https://github.com/jiangzhengkai/proca} {proca}获得代码
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深度学习极大地提高了语义细分的性能,但是,它的成功依赖于大量注释的培训数据的可用性。因此,许多努力致力于域自适应语义分割,重点是将语义知识从标记的源域转移到未标记的目标域。现有的自我训练方法通常需要多轮训练,而基于对抗训练的另一个流行框架已知对超参数敏感。在本文中,我们提出了一个易于训练的框架,该框架学习了域自适应语义分割的域不变原型。特别是,我们表明域的适应性与很少的学习共享一个共同的角色,因为两者都旨在识别一些从大量可见数据中学到的知识的看不见的数据。因此,我们提出了一个统一的框架,用于域适应和很少的学习。核心思想是使用从几个镜头注释的目标图像中提取的类原型来对源图像和目标图像的像素进行分类。我们的方法仅涉及一个阶段训练,不需要对大规模的未经通知的目标图像进行培训。此外,我们的方法可以扩展到域适应性和几乎没有射击学习的变体。关于适应GTA5到CITYSCAPES和合成景观的实验表明,我们的方法实现了对最先进的竞争性能。
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自动驾驶的语义细分应在各种野外环境中具有鲁棒性。由于缺乏带注释的夜间图像和带有足够注释的白天图像的较大域间隙,夜间语义细分尤其具有挑战性。在本文中,我们为夜间语义分割提出了一个新型的基于GPS的培训框架。给定与白天和夜间图像的GPS对齐的对,我们执行跨域对应关系匹配以获得像素级伪监督。此外,我们在白天视频帧之间进行流量估计,并应用基于GPS的缩放量表以获取另一个像素级的伪监督。使用这些伪内的置信图,我们训练一个夜间语义分割网络,而无需夜间图像的任何注释。实验结果证明了该方法对几个夜间语义分割数据集的有效性。我们的源代码可在https://github.com/jimmy9704/gps-glass上获得。
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在本文中,我们在不依赖于任何源域表示的情况下向“无监督域适应(UDA)的任务”的任务提供了一个解决方案。以前的UDA用于语义细分的方法使用在源域和目标域中的模型的同时训练,或者它们依赖于附加网络,在适应期间将源域知识重放到模型。相比之下,我们介绍了我们的小说无监督的批量适应(UBNA)方法,它将给定的预先训练模型适应未经使用的策略域而不使用 - 超出现有模型参数 - 任何源域表示(既不是数据或者,也可以在在线设置或仅以几滴方式使用从目标域中的几个未标记的图像中应用的。具体地,我们使用指数衰减的动量因子部分地将归一化层统计数据调整到目标域,从而将统计数据与两个域混合。通过评估语义分割的标准UDA基准测试,我们认为这优于一个没有适应的模型以及仅使用目标域中的统计数据的基线方法。与标准UDA方法相比,我们在源域表示的性能和使用之间报告权衡。
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在本文中,我们考虑了语义分割中域概括的问题,该问题旨在仅使用标记的合成(源)数据来学习强大的模型。该模型有望在看不见的真实(目标)域上表现良好。我们的研究发现,图像样式的变化在很大程度上可以影响模型的性能,并且样式特征可以通过图像的频率平均值和标准偏差来很好地表示。受此启发,我们提出了一种新颖的对抗性增强(Advstyle)方法,该方法可以在训练过程中动态生成硬性化的图像,因此可以有效防止该模型过度适应源域。具体而言,AdvStyle将样式功能视为可学习的参数,并通过对抗培训对其进行更新。学习的对抗性风格功能用于构建用于健壮模型训练的对抗图像。 AdvStyle易于实现,并且可以轻松地应用于不同的模型。对两个合成到现实的语义分割基准的实验表明,Advstyle可以显着改善看不见的真实域的模型性能,并表明我们可以实现最新技术的状态。此外,可以将AdvStyle用于域通用图像分类,并在考虑的数据集上产生明显的改进。
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近年来,语义细分领域取得了巨大进展。但是,剩下的一个具有挑战性的问题是,细分模型并未推广到看不见的域。为了克服这个问题,要么必须标记大量涵盖整个域的数据,这些域通常在实践中是不可行的,要么应用无监督的域适应性(UDA),仅需要标记为源数据。在这项工作中,我们专注于UDA,并另外解决了适应单个域,而且针对一系列目标域的情况。这需要机制,以防止模型忘记其先前学习的知识。为了使细分模型适应目标域,我们遵循利用轻质样式转移将标记的源图像样式转换为目标域样式的想法,同时保留源内容。为了减轻源和目标域之间的分布移位,模型在第二步中在传输的源图像上进行了微调。现有的轻重量样式转移方法依赖于自适应实例归一化(ADAIN)或傅立叶变换仍然缺乏性能,并且在常见数据增强(例如颜色抖动)上没有显着改善。这样做的原因是,这些方法并不关注特定于区域或类别的差异,而是主要捕获最突出的样式。因此,我们提出了一个简单且轻巧的框架,该框架结合了两个类条件的ADAIN层。为了提取传输层所需的特定类目标矩,我们使用未过滤的伪标签,与真实标签相比,我们表明这是有效的近似值。我们在合成序列上广泛验证了我们的方法(CACE),并进一步提出了由真实域组成的具有挑战性的序列。 CACE在视觉和定量上优于现有方法。
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Domain shift widely exists in the visual world, while modern deep neural networks commonly suffer from severe performance degradation under domain shift due to the poor generalization ability, which limits the real-world applications. The domain shift mainly lies in the limited source environmental variations and the large distribution gap between source and unseen target data. To this end, we propose a unified framework, Style-HAllucinated Dual consistEncy learning (SHADE), to handle such domain shift in various visual tasks. Specifically, SHADE is constructed based on two consistency constraints, Style Consistency (SC) and Retrospection Consistency (RC). SC enriches the source situations and encourages the model to learn consistent representation across style-diversified samples. RC leverages general visual knowledge to prevent the model from overfitting to source data and thus largely keeps the representation consistent between the source and general visual models. Furthermore, we present a novel style hallucination module (SHM) to generate style-diversified samples that are essential to consistency learning. SHM selects basis styles from the source distribution, enabling the model to dynamically generate diverse and realistic samples during training. Extensive experiments demonstrate that our versatile SHADE can significantly enhance the generalization in various visual recognition tasks, including image classification, semantic segmentation and object detection, with different models, i.e., ConvNets and Transformer.
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在自动驾驶中,学习可以适应各种环境条件的分割模型至关重要。特别是,具有严重的照明变化的复制是一种推动的需求,因为在日光数据上培训的模型将在夜间训练。在本文中,我们研究了域自适应夜间语义分割(DANS)的问题,旨在学习具有标有日间数据集和未标记的数据集的判别夜间模型,包括粗略对齐的日夜图像对。为此,我们提出了一种新的双向混合(Bi-Mix)框架,用于疏浚,这可以有助于图像平移和分割适应过程。具体地,在图像翻译阶段中,Bi-Mix利用日夜图像对的知识来提高夜间图像致密的质量。另一方面,在分段适应阶段,双混合有效地桥接白天和夜间域之间的分布差距,以使模型适应夜间域。在这两个过程中,双混合简单地通过混合两个样本而无需额外的超参数来操作,因此易于实施。暗苏黎世和夜间驾驶数据集的广泛实验展示了所提出的双组合的优势,并表明我们的方法在丹盘中获得最先进的表现。我们的代码可在https://github.com/ygjwd12345/bimix上获得。
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Domain adaptation has been vastly investigated in computer vision but still requires access to target images at train time, which might be intractable in some conditions, especially for long-tail samples. In this paper, we propose the task of `Prompt-driven Zero-shot Domain Adaptation', where we adapt a model trained on a source domain using only a general textual description of the target domain, i.e., a prompt. First, we leverage a pretrained contrastive vision-language model (CLIP) to optimize affine transformations of source features, bringing them closer to target text embeddings, while preserving their content and semantics. Second, we show that augmented features can be used to perform zero-shot domain adaptation for semantic segmentation. Experiments demonstrate that our method significantly outperforms CLIP-based style transfer baselines on several datasets for the downstream task at hand. Our prompt-driven approach even outperforms one-shot unsupervised domain adaptation on some datasets, and gives comparable results on others. The code is available at https://github.com/astra-vision/PODA.
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Unsupervised domain adaptation (UDA) for semantic segmentation is a promising task freeing people from heavy annotation work. However, domain discrepancies in low-level image statistics and high-level contexts compromise the segmentation performance over the target domain. A key idea to tackle this problem is to perform both image-level and feature-level adaptation jointly. Unfortunately, there is a lack of such unified approaches for UDA tasks in the existing literature. This paper proposes a novel UDA pipeline for semantic segmentation that unifies image-level and feature-level adaptation. Concretely, for image-level domain shifts, we propose a global photometric alignment module and a global texture alignment module that align images in the source and target domains in terms of image-level properties. For feature-level domain shifts, we perform global manifold alignment by projecting pixel features from both domains onto the feature manifold of the source domain; and we further regularize category centers in the source domain through a category-oriented triplet loss and perform target domain consistency regularization over augmented target domain images. Experimental results demonstrate that our pipeline significantly outperforms previous methods. In the commonly tested GTA5$\rightarrow$Cityscapes task, our proposed method using Deeplab V3+ as the backbone surpasses previous SOTA by 8%, achieving 58.2% in mIoU.
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领域自适应分段努力生成目标域的高质量伪标签并在其上重新训练分段的趋势趋势。在这种自我训练的范式下,一些竞争性方法已寻求潜在的空间信息,该信息建立了语义类别的特征质心(又称原型),并通过与这些质心的距离确定了伪标签候选者。在本文中,我们认为潜在空间包含更多要利用的信息,从而进一步迈出了一步以利用它。首先,我们不仅使用源域原型来确定目标伪标签,而且还像大多数传统方法一样,我们在双向上产生目标域原型来降低那些可能难以理解或无法进行适应的源特征。其次,现有尝试将每个类别模拟为单个和各向同性原型,同时忽略特征分布的方差,这可能导致类似类别的混淆。为了解决这个问题,我们建议通过高斯混合模型代表每个类别,以多种和各向异性原型表示,以根据概率密度估算源域的事实分布并估算目标样品的可能性。我们将我们的方法应用于gta5-> CityScapes和Synthia-> CityScaps任务,并在平均值上分别实现61.2和62.8,这显然优于其他竞争性的自我训练方法。值得注意的是,在某些类别中,我们的方法分别遭受了“卡车”和“公共汽车”等分类混乱的影响,我们的方法分别达到了56.4和68.8,这进一步证明了我们设计的有效性。
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深度神经网络(DNN)极大地促进了语义分割中的性能增益。然而,训练DNN通常需要大量的像素级标记数据,这在实践中收集昂贵且耗时。为了减轻注释负担,本文提出了一种自组装的生成对抗网络(SE-GAN)利用语义分割的跨域数据。在SE-GaN中,教师网络和学生网络构成用于生成语义分割图的自组装模型,与鉴别器一起形成GaN。尽管它很简单,我们发现SE-GaN可以显着提高对抗性训练的性能,提高模型的稳定性,这是由大多数普遍培训的方法共享的常见障碍。我们理论上分析SE-GaN并提供$ \ Mathcal o(1 / \ sqrt {n})$泛化绑定($ n $是培训样本大小),这表明控制了鉴别者的假设复杂性,以提高概括性。因此,我们选择一个简单的网络作为鉴别器。两个标准设置中的广泛和系统实验表明,该方法显着优于最新的最先进的方法。我们模型的源代码即将推出。
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在实际应用中,高度要求进行语义细分的域概括,在这种应用中,训练有素的模型预计在以前看不见的域中可以很好地工作。一个挑战在于缺乏数据可能涵盖可能看不见的培训领域的各种分布的数据。在本文中,我们提出了一个Web图像辅助域的概括(Wedge)方案,该方案是第一个利用Web爬行图像多样性进行概括的语义细分。为了探索和利用现实世界的数据分布,我们收集了一个网络爬行的数据集,该数据集在天气条件,站点,照明,相机样式等方面呈现出较大的多样性。我们还提出了一种注入Web样式表示的方法 - 将数据编进培训期间的源域中,这使网络能够以可靠的标签体验各种样式的图像,以进行有效的培训。此外,我们使用带有预测的伪标签的Web爬行数据集进行培训,以进一步增强网络的功能。广泛的实验表明,我们的方法显然优于现有的域泛化技术。
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虽然监督语义分割存在重大进展,但由于领域偏差,将分段模型部署到解除域来仍然具有挑战性。域适应可以通过将知识从标记的源域传输到未标记的目标域来帮助。以前的方法通常尝试执行对全局特征的适应,然而,通常忽略要计入特征空间中的每个像素的本地语义附属机构,导致较少的可辨性。为解决这个问题,我们提出了一种用于细粒度阶级对齐的新型语义原型对比学习框架。具体地,语义原型提供了用于每个像素鉴别的表示学习的监控信号,并且需要在特征空间中的源极和目标域的每个像素来反映相应的语义原型的内容。通过这种方式,我们的框架能够明确地制作较近的类别的像素表示,并且进一步越来越多地分开,以改善分割模型的鲁棒性以及减轻域移位问题。与最先进的方法相比,我们的方法易于实施并达到优异的结果,如众多实验所展示的那样。代码在[此HTTPS URL](https://github.com/binhuixie/spcl)上公开可用。
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Unsupervised source-free domain adaptation methods aim to train a model to be used in the target domain utilizing the pretrained source-domain model and unlabeled target-domain data, where the source data may not be accessible due to intellectual property or privacy issues. These methods frequently utilize self-training with pseudo-labeling thresholded by prediction confidence. In a source-free scenario, only supervision comes from target data, and thresholding limits the contribution of the self-training. In this study, we utilize self-training with a mean-teacher approach. The student network is trained with all predictions of the teacher network. Instead of thresholding the predictions, the gradients calculated from the pseudo-labels are weighted based on the reliability of the teacher's predictions. We propose a novel method that uses proxy-based metric learning to estimate reliability. We train a metric network on the encoder features of the teacher network. Since the teacher is updated with the moving average, the encoder feature space is slowly changing. Therefore, the metric network can be updated in training time, which enables end-to-end training. We also propose a metric-based online ClassMix method to augment the input of the student network where the patches to be mixed are decided based on the metric reliability. We evaluated our method in synthetic-to-real and cross-city scenarios. The benchmarks show that our method significantly outperforms the existing state-of-the-art methods.
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Domain adaptation aims to bridge the domain shifts between the source and the target domain. These shifts may span different dimensions such as fog, rainfall, etc. However, recent methods typically do not consider explicit prior knowledge about the domain shifts on a specific dimension, thus leading to less desired adaptation performance. In this paper, we study a practical setting called Specific Domain Adaptation (SDA) that aligns the source and target domains in a demanded-specific dimension. Within this setting, we observe the intra-domain gap induced by different domainness (i.e., numerical magnitudes of domain shifts in this dimension) is crucial when adapting to a specific domain. To address the problem, we propose a novel Self-Adversarial Disentangling (SAD) framework. In particular, given a specific dimension, we first enrich the source domain by introducing a domainness creator with providing additional supervisory signals. Guided by the created domainness, we design a self-adversarial regularizer and two loss functions to jointly disentangle the latent representations into domainness-specific and domainness-invariant features, thus mitigating the intra-domain gap. Our method can be easily taken as a plug-and-play framework and does not introduce any extra costs in the inference time. We achieve consistent improvements over state-of-the-art methods in both object detection and semantic segmentation.
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关于驾驶场景图像的语义细分对于自动驾驶至关重要。尽管在白天图像上已经实现了令人鼓舞的性能,但由于暴露不足和缺乏标记的数据,夜间图像的性能不那么令人满意。为了解决这些问题,我们提出了一个称为双图像自动学习过滤器(拨号过滤器)的附加模块,以改善夜间驾驶条件下的语义分割,旨在利用不同照明下驾驶场景图像的内在特征。拨盘滤波器由两个部分组成,包括图像自适应处理模块(IAPM)和可学习的引导过滤器(LGF)。使用拨号过滤器,我们设计了无监督和有监督的框架,用于夜间驾驶场景细分,可以以端到端的方式进行培训。具体而言,IAPM模块由一个带有一组可区分图像过滤器的小型卷积神经网络组成,可以自适应地增强每个图像,以更好地相对于不同的照明。 LGF用于增强分割网络的输出以获得最终的分割结果。拨号过滤器轻巧有效,可以在白天和夜间图像中轻松应用它们。我们的实验表明,Dail过滤器可以显着改善ACDC_Night和Nightcity数据集的监督细分性能,而它展示了有关无监督的夜间夜间语义细分的最新性能,在黑暗的苏黎世和夜间驾驶测试床上。
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We consider the problem of unsupervised domain adaptation in semantic segmentation. A key in this campaign consists in reducing the domain shift, i.e., enforcing the data distributions of the two domains to be similar. One of the common strategies is to align the marginal distribution in the feature space through adversarial learning. However, this global alignment strategy does not consider the category-level joint distribution. A possible consequence of such global movement is that some categories which are originally well aligned between the source and target may be incorrectly mapped, thus leading to worse segmentation results in target domain. To address this problem, we introduce a category-level adversarial network, aiming to enforce local semantic consistency during the trend of global alignment. Our idea is to take a close look at the category-level joint distribution and align each class with an adaptive adversarial loss. Specifically, we reduce the weight of the adversarial loss for category-level aligned features while increasing the adversarial force for those poorly aligned. In this process, we decide how well a feature is category-level aligned between source and target by a co-training approach. In two domain adaptation tasks, i.e., GTA5 → Cityscapes and SYN-THIA → Cityscapes, we validate that the proposed method matches the state of the art in segmentation accuracy.
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在本文中,我们研究了合成到现实域的广义语义分割的任务,该任务旨在学习一个仅使用合成数据的现实场景的强大模型。合成数据和现实世界数据之间的大域移动,包括有限的源环境变化以及合成和现实世界数据之间的较大分布差距,极大地阻碍了看不见的现实现实场景中的模型性能。在这项工作中,我们建议使用样式挂钩的双重一致性学习(Shad)框架来处理此类域转移。具体而言,阴影是基于两个一致性约束,样式一致性(SC)和回顾一致性(RC)构建的。 SC丰富了来源情况,并鼓励模型在样式多样化样本中学习一致的表示。 RC利用现实世界的知识来防止模型过度拟合到合成数据,因此在很大程度上使综合模型和现实世界模型之间的表示一致。此外,我们提出了一个新颖的样式幻觉模块(SHM),以生成对一致性学习至关重要的样式变化样本。 SHM从源分布中选择基本样式,使模型能够在训练过程中动态生成多样化和现实的样本。实验表明,我们的阴影在单个和多源设置上的三个现实世界数据集的平均MIOU的平均MIOU的平均MIOU的平均水平分别优于最先进的方法,并优于最先进的方法。
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