视频自我监督的学习是一项挑战的任务，这需要模型的显着表达力量来利用丰富的空间时间知识，并从大量未标记的视频产生有效的监督信号。但是，现有方法未能提高未标记视频的时间多样性，并以明确的方式忽略精心建模的多尺度时间依赖性。为了克服这些限制，我们利用视频中的多尺度时间依赖性，并提出了一个名为时间对比图学习（TCGL）的新型视频自我监督学习框架，该框架共同模拟了片段间和片段间的时间依赖性用混合图对比学习策略学习的时间表示学习。具体地，首先引入空间 - 时间知识发现（STKD）模块以基于离散余弦变换的频域分析从视频中提取运动增强的空间时间表。为了显式模拟未标记视频的多尺度时间依赖性，我们的TCGL将关于帧和片段命令的先前知识集成到图形结构中，即片段/间隙间时间对比图（TCG）。然后，特定的对比学习模块旨在最大化不同图形视图中节点之间的协议。为了为未标记的视频生成监控信号，我们介绍了一种自适应片段订购预测（ASOP）模块，它利用视频片段之间的关系知识来学习全局上下文表示并自适应地重新校准通道明智的功能。实验结果表明我们的TCGL在大规模行动识别和视频检索基准上的最先进方法中的优势。

We propose a self-supervised spatiotemporal learning technique which leverages the chronological order of videos. Our method can learn the spatiotemporal representation of the video by predicting the order of shuffled clips from the video. The category of the video is not required, which gives our technique the potential to take advantage of infinite unannotated videos. There exist related works which use frames, while compared to frames, clips are more consistent with the video dynamics. Clips can help to reduce the uncertainty of orders and are more appropriate to learn a video representation. The 3D convolutional neural networks are utilized to extract features for clips, and these features are processed to predict the actual order. The learned representations are evaluated via nearest neighbor retrieval experiments. We also use the learned networks as the pre-trained models and finetune them on the action recognition task. Three types of 3D convolutional neural networks are tested in experiments, and we gain large improvements compared to existing self-supervised methods.

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。

Previous work on action representation learning focused on global representations for short video clips. In contrast, many practical applications, such as video alignment, strongly demand learning the intensive representation of long videos. In this paper, we introduce a new framework of contrastive action representation learning (CARL) to learn frame-wise action representation in a self-supervised or weakly-supervised manner, especially for long videos. Specifically, we introduce a simple but effective video encoder that considers both spatial and temporal context by combining convolution and transformer. Inspired by the recent massive progress in self-supervised learning, we propose a new sequence contrast loss (SCL) applied to two related views obtained by expanding a series of spatio-temporal data in two versions. One is the self-supervised version that optimizes embedding space by minimizing KL-divergence between sequence similarity of two augmented views and prior Gaussian distribution of timestamp distance. The other is the weakly-supervised version that builds more sample pairs among videos using video-level labels by dynamic time wrapping (DTW). Experiments on FineGym, PennAction, and Pouring datasets show that our method outperforms previous state-of-the-art by a large margin for downstream fine-grained action classification and even faster inference. Surprisingly, although without training on paired videos like in previous works, our self-supervised version also shows outstanding performance in video alignment and fine-grained frame retrieval tasks.

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。

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。

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。

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。

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/.

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。

无意的行动是罕见的事件，难以精确定义，并且高度依赖于动作的时间背景。在这项工作中，我们探讨了此类行动，并试图确定视频中的观点，这些动作从故意到无意中过渡。我们提出了一个多阶段框架，该框架利用了固有的偏见，例如运动速度，运动方向和为了识别无意的行动。为了通过自我监督的训练来增强表示，我们提出了时间转变，称为时间转变，称为无意义行动固有偏见（T2IBUA）的时间转变。多阶段方法对各个帧和完整剪辑的级别进行了时间信息。这些增强的表示表现出强烈的无意行动识别任务的表现。我们对我们的框架进行了广泛的消融研究，并报告结果对最先进的结果有了显着改善。

Learning effective motion features is an essential pursuit of video representation learning. This paper presents a simple yet effective sample construction strategy to boost the learning of motion features in video contrastive learning. The proposed method, dubbed Motion-focused Quadruple Construction (MoQuad), augments the instance discrimination by meticulously disturbing the appearance and motion of both the positive and negative samples to create a quadruple for each video instance, such that the model is encouraged to exploit motion information. Unlike recent approaches that create extra auxiliary tasks for learning motion features or apply explicit temporal modelling, our method keeps the simple and clean contrastive learning paradigm (i.e.,SimCLR) without multi-task learning or extra modelling. In addition, we design two extra training strategies by analyzing initial MoQuad experiments. By simply applying MoQuad to SimCLR, extensive experiments show that we achieve superior performance on downstream tasks compared to the state of the arts. Notably, on the UCF-101 action recognition task, we achieve 93.7% accuracy after pre-training the model on Kinetics-400 for only 200 epochs, surpassing various previous methods

本文研究了视频变压器的BERT预借鉴。考虑到近期图像变形金刚的伯爵预借鉴成功，这是一个简单但值得学习的延伸。我们介绍了Decouples将视频表示学习学习的BEVT进入空间代表学习和时间动态学习。特别地，BEVT首先在图像数据上执行屏蔽图像建模，然后在视频数据上与屏蔽视频建模联合进行屏蔽图像建模。这种设计具有两个观察的动机：1）在图像数据集上学习的变压器提供了体面的空间前沿，可以缓解视频变压器的学习，这通常是从划痕训练的计算密集型的时间。 2）鉴别的线索，即空间和时间信息，需要在不同的视频中进行正确的预测，由于阶级的阶级和阶级际变化而不同。我们对三个具有挑战性的视频基准进行了广泛的实验，其中BEVT达到了非常有前途的结果。在动力学400上，哪些识别主要依赖于歧视性空间表示，BEVT达到了强大的监督基线的可比结果。在某种东西 - V2和潜水48上，其中包含依靠时间动态的视频，BEVT优于所有替代基准，分别实现了70.6％和86.7％的最新性能。

基于骨架的人类动作识别最近引起了人们对外观变化的敏感性和更多骨架数据的可访问性的敏感性。但是，即使在实践中捕获的3D骨骼也对观点和方向仍然敏感，并给出了不同人体关节的阻塞和人类关节定位中的误差。骨骼数据的这种视图差异可能会严重影响动作识别的性能。为了解决这个问题，我们在本文中提出了一种新的视图不变的表示方法，而没有任何手动动作标签，用于基于骨架的人类行动识别。具体而言，我们通过最大化从不同观点提取的表示形式之间的相互信息来利用同一个人同时对同一个人进行的多视图骨架数据，然后提出一个全局 - 局部对比度损失，以模拟多规模CO - 空间和时间域中的发生关系。广泛的实验结果表明，所提出的方法对输入骨骼数据的视图差异是可靠的，并显着提高了基于无监督骨架的人类动作方法的性能，从而在两个具有挑战性的多视图上产生了新的最新精确度Pkummd和NTU RGB+d的基准。

人类的行为通常是组合结构或图案，即受试者，物体，以及两者之间的时空相互作用。因此，发现这种结构是一种有价值的方式，可以推理互动的动态并识别动作。在本文中，我们介绍了一个新的子图设计，以表示和编码视频中每个动作的辨别模式。具体而言，我们呈现多尺度的子图学习（MOTE）框架，该框架，该框架新颖地构建空间时间图并将图形集群相对于节点的数量在每个比例上的紧凑型子图中。从技术上讲，Mudle在每个视频剪辑中产生3D边界框，即管弦，作为曲线节点，并将密集的连接作为管之间的图形边缘。对于每个操作类别，我们通过学习高斯混合层执行在线群集以将图形分解为每种比例的子图，并选择判别子图作为动作原型以进行识别。在某种东西上进行了广泛的实验 - 某种东西 - 某种东西 - 东西-400数据集，并且与最先进的方法相比，报告了卓越的结果。更值得注意的是，我们的柱子达到了最佳报告的准确性为65.0％的东西 - 某种东西的验证集。

最近的自我监督视频表示学习方法通​​过探索视频的基本属性，例如探讨了视频的基本属性。速度，时间顺序等。这项工作利用了一个必不可少的视频，\ Texit {视频连续性}的必要性，以获取自我监督表示学习的监督信号。具体而言，我们制定了三个新的连续性相关的借口任务，即连续性理由，不连续的本地化和缺失部分近似，该近似地监督用于视频表示学习的共享骨干。这种自我监督方法被称为连续性感知网络（CPNet），解决了三个任务，并鼓励骨干网络学习本地和长距离的运动和情境表示。它在多个下游任务中优于现有技术，例如动作识别，视频检索和动作定位。另外，视频连续性可以与其他粗粒度视频属性互补，用于表示学习的其他粗粒视频属性，并将所提出的借口任务集成到现有技术中，可以产生很大的性能增益。

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.

视频内容是多方面的，由对象，场景，交互或操作组成。现有数据集主要标记为模型培训的一个方面，导致视频表示根据训练数据集仅偏置为一个小平面。目前还没有研究如何学习来自多方面标签的视频表示，以及多方面的信息是否有助于视频表示学习。在本文中，我们提出了一种新的学习框架，多朝向集成（MUFI），以聚合来自不同数据集的面部，以学习可以反映视频内容的全频谱的表示。从技术上讲，MUFI将问题交流为视觉语义嵌入学习，该问题将视频表示映射到丰富的语义嵌入空间中，并从两个角度联合优化视频表示。一个是利用每个视频和自己的标签描述之间的小型内部监督，第二个是从其他数据集的小平面预测每个视频的“语义表示”作为刻面监控。广泛的实验表明，通过我们的MUFI框架在四个大型视频数据集加上两个图像数据集的联盟上学习3D CNN，导致视频表示的优异能力。具有MUFI的预先学习的3D CNN还显示出在几个下游视频应用上的其他方法的清晰改进。更值得注意的是，MUFI在UCF101 / HMDB51上实现98.1％/ 80.9％，用于行动识别和101.5％，在MSVD上的浏览器D得分为视频字幕。

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。