我们提出了自我监督单眼深度估计（SDE）的通用多任务培训框架。深入培训的深度模型，具有在标准单任务SDE框架中培训的相同型号。通过将额外的自蒸馏任务引入标准的SDE训练框架，低置训练深度网络，不仅可以预测图像重建任务的深度图，而且还用于从培训的教师网络蒸馏出具有未标记数据的知识。为了利用这种多任务设置，我们为每个任务提出了同性恋的不确定性配方，以惩罚可能受教师网络噪声影响的区域，或违反SDE假设。我们对Kitti提供了广泛的评估，以展示使用拟议框架培训一系列现有网络实现的改进，我们在此任务上实现了最先进的表现。此外，子深度使模型能够估计深度输出的不确定性。

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。

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.

我们介绍了MGNET，这是一个多任务框架，用于单眼几何场景。我们将单眼几何场景的理解定义为两个已知任务的组合：全景分割和自我监管的单眼深度估计。全景分段不仅在语义上，而且在实例的基础上捕获完整场景。自我监督的单眼深度估计使用摄像机测量模型得出的几何约束，以便从单眼视频序列中测量深度。据我们所知，我们是第一个在一个模型中提出这两个任务的组合的人。我们的模型专注于低潜伏期，以实时在单个消费级GPU上实时提供快速推断。在部署过程中，我们的模型将产生密集的3D点云，其中具有来自单个高分辨率摄像头图像的实例意识到语义标签。我们对两个流行的自动驾驶基准（即CityScapes and Kitti）评估了模型，并在其他能够实时的方法中表现出竞争性能。源代码可从https://github.com/markusschoen/mgnet获得。

Although cameras are ubiquitous, robotic platforms typically rely on active sensors like LiDAR for direct 3D perception. In this work, we propose a novel self-supervised monocular depth estimation method combining geometry with a new deep network, PackNet, learned only from unlabeled monocular videos. Our architecture leverages novel symmetrical packing and unpacking blocks to jointly learn to compress and decompress detail-preserving representations using 3D convolutions. Although self-supervised, our method outperforms other self, semi, and fully supervised methods on the KITTI benchmark. The 3D inductive bias in PackNet enables it to scale with input resolution and number of parameters without overfitting, generalizing better on out-of-domain data such as the NuScenes dataset. Furthermore, it does not require large-scale supervised pretraining on ImageNet and can run in real-time. Finally, we release DDAD (Dense Depth for Automated Driving), a new urban driving dataset with more challenging and accurate depth evaluation, thanks to longer-range and denser ground-truth depth generated from high-density LiDARs mounted on a fleet of self-driving cars operating world-wide. †

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。

自我监督的单眼深度估计是一种有吸引力的解决方案，不需要难以供应的深度标签进行训练。卷积神经网络（CNN）最近在这项任务中取得了巨大成功。但是，他们的受欢迎的领域有限地限制了现有的网络体系结构，以便在本地进行推理，从而抑制了自我监督范式的有效性。鉴于Vision Transformers（VIT）最近取得的成功，我们提出了Monovit，这是一个崭新的框架，结合了VIT模型支持的全球推理以及自我监督的单眼深度估计的灵活性。通过将普通的卷积与变压器块相结合，我们的模型可以在本地和全球范围内推理，从而在较高的细节和准确性上产生深度预测，从而使MonoVit可以在已建立的Kitti数据集中实现最先进的性能。此外，Monovit证明了其在其他数据集（例如Make3D和Drivingstereo）上的出色概括能力。

建立新型观点综合的最近进展后，我们提出了改善单眼深度估计的应用。特别是，我们提出了一种在三个主要步骤中分开的新颖训练方法。首先，单眼深度网络的预测结果被扭转到额外的视点。其次，我们应用一个额外的图像综合网络，其纠正并提高了翘曲的RGB图像的质量。通过最小化像素-WISE RGB重建误差，该网络的输出需要尽可能类似地查看地面真实性视图。第三，我们将相同的单眼深度估计重新应用于合成的第二视图点，并确保深度预测与相关的地面真理深度一致。实验结果证明，我们的方法在Kitti和Nyu-Deaft-V2数据集上实现了最先进的或可比性，具有轻量级和简单的香草U-Net架构。

尽管现有的单眼深度估计方法取得了长足的进步，但由于网络的建模能力有限和规模歧义问题，预测单个图像的准确绝对深度图仍然具有挑战性。在本文中，我们介绍了一个完全视觉上的基于注意力的深度（Vadepth）网络，在该网络中，将空间注意力和通道注意都应用于所有阶段。通过在远距离沿空间和通道维度沿空间和通道维度的特征的依赖关系连续提取，Vadepth网络可以有效地保留重要的细节并抑制干扰特征，以更好地感知场景结构，以获得更准确的深度估计。此外，我们利用几何先验来形成规模约束，以进行比例感知模型培训。具体而言，我们使用摄像机和由地面点拟合的平面之间的距离构建了一种新颖的规模感知损失，该平面与图像底部中间的矩形区域的像素相对应。 Kitti数据集的实验结果表明，该体系结构达到了最新性能，我们的方法可以直接输出绝对深度而无需后处理。此外，我们在Seasondepth数据集上的实验还证明了我们模型对多个看不见的环境的鲁棒性。

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。

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。

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。

本文提出了一个开放而全面的框架，以系统地评估对自我监督单眼估计的最新贡献。这包括训练，骨干，建筑设计选择和损失功能。该领域的许多论文在建筑设计或损失配方中宣称新颖性。但是，简单地更新历史系统的骨干会导致25％的相对改善，从而使其胜过大多数现有系统。对该领域论文的系统评估并不直接。在以前的论文中比较类似于类似的需要，这意味着评估协议中的长期错误在现场无处不在。许多论文可能不仅针对特定数据集进行了优化，而且还针对数据和评估标准的错误。为了帮助该领域的未来研究，我们发布了模块化代码库，可以轻松评估针对校正的数据和评估标准的替代设计决策。我们重新实施，验证和重新评估16个最先进的贡献，并引入一个新的数据集（SYNS-Patches），其中包含各种自然和城市场景中的密集室外深度地图。这允许计算复杂区域（例如深度边界）的信息指标。

We address the problem of depth and ego-motion estimation from image sequences. Recent advances in the domain propose to train a deep learning model for both tasks using image reconstruction in a self-supervised manner. We revise the assumptions and the limitations of the current approaches and propose two improvements to boost the performance of the depth and ego-motion estimation. We first use Lie group properties to enforce the geometric consistency between images in the sequence and their reconstructions. We then propose a mechanism to pay an attention to image regions where the image reconstruction get corrupted. We show how to integrate the attention mechanism in the form of attention gates in the pipeline and use attention coefficients as a mask. We evaluate the new architecture on the KITTI datasets and compare it to the previous techniques. We show that our approach improves the state-of-the-art results for ego-motion estimation and achieve comparable results for depth estimation.

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

Self-supervised monocular depth estimation has shown impressive results in static scenes. It relies on the multi-view consistency assumption for training networks, however, that is violated in dynamic object regions and occlusions. Consequently, existing methods show poor accuracy in dynamic scenes, and the estimated depth map is blurred at object boundaries because they are usually occluded in other training views. In this paper, we propose SC-DepthV3 for addressing the challenges. Specifically, we introduce an external pretrained monocular depth estimation model for generating single-image depth prior, namely pseudo-depth, based on which we propose novel losses to boost self-supervised training. As a result, our model can predict sharp and accurate depth maps, even when training from monocular videos of highly-dynamic scenes. We demonstrate the significantly superior performance of our method over previous methods on six challenging datasets, and we provide detailed ablation studies for the proposed terms. Source code and data will be released at https://github.com/JiawangBian/sc_depth_pl

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。

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.

近年来，尤其是在户外环境中，自我监督的单眼深度估计已取得了重大进展。但是，在大多数现有数据被手持设备捕获的室内场景中，深度预测结果无法满足。与室外环境相比，使用自我监督的方法估算室内环境的单眼视频深度，导致了两个额外的挑战：（i）室内视频序列的深度范围在不同的框架上有很大变化，使深度很难进行。网络以促进培训的一致深度线索； （ii）用手持设备记录的室内序列通常包含更多的旋转运动，这使姿势网络难以预测准确的相对摄像头姿势。在这项工作中，我们通过对这些挑战进行特殊考虑并巩固了一系列良好实践，以提高自我监督的单眼深度估计室内环境的表现，从而提出了一种新颖的框架单声道++。首先，提出了具有基于变压器的比例回归网络的深度分解模块，以明确估算全局深度尺度因子，预测的比例因子可以指示最大深度值。其次，我们不像以前的方法那样使用单阶段的姿势估计策略，而是建议利用残留姿势估计模块来估计相对摄像机在连续迭代的跨帧中构成。第三，为了为我们的残留姿势估计模块纳入广泛的坐标指南，我们建议直接在输入上执行坐标卷积编码，以实现姿势网络。提出的方法在各种基准室内数据集（即Euroc Mav，Nyuv2，扫描仪和7片）上进行了验证，证明了最先进的性能。

最近，以自我监督的方式从单个图像中学习场景深度，最近受到了很多关注，旨在从单一图像中学习场景深度。尽管最近在这一领域做出了努力，但如何学习准确的场景深度并减轻闭塞对自我监督深度估计的负面影响仍然是一个空旷的问题。在解决这个问题时，我们首先凭经验分析了连续和离散深度约束的影响，这些约束在许多现有作品的培训过程中广泛使用。然后受到上述经验分析的启发，我们提出了一个新型网络，以学习一个自我监督的单眼深度估计，称为ocfd-net的咬合意识到的粗到细深度图。给定任意训练的立体声图像对，提议的OCFD-NET不仅在学习粗级深度图上采用离散的深度约束，而且还采用连续的深度约束来学习场景深度残差，从而导致罚款。 - 级别的深度图。此外，在建议的OCFD-NET下设计了一个遮挡感知模块，该模块能够提高学习闭塞的精细级别深度图的能力。 Kitti的实验结果表明，在大多数情况下，所提出的方法在七个常用指标下的比较最先进方法优于比较的最先进方法。此外，对Make3D的实验结果证明了该方法在四个常用指标下的跨数据集泛化能力方面的有效性。该代码可在https://github.com/zm-zhou/ocfd-net_pytorch上找到。