尽管在过去几年中取得了重大进展，但使用单眼图像进行深度估计仍然存在挑战。首先，训练度量深度预测模型的训练是不算气的，该预测模型可以很好地推广到主要由于训练数据有限的不同场景。因此，研究人员建立了大规模的相对深度数据集，这些数据集更容易收集。但是，由于使用相对深度数据训练引起的深度转移，现有的相对深度估计模型通常无法恢复准确的3D场景形状。我们在此处解决此问题，并尝试通过对大规模相对深度数据进行训练并估算深度转移来估计现场形状。为此，我们提出了一个两阶段的框架，该框架首先将深度预测到未知量表并从单眼图像转移，然后利用3D点云数据来预测深度​​移位和相机的焦距，使我们能够恢复恢复3D场景形状。由于两个模块是单独训练的，因此我们不需要严格配对的培训数据。此外，我们提出了图像级的归一化回归损失和基于正常的几何损失，以通过相对深度注释来改善训练。我们在九个看不见的数据集上测试我们的深度模型，并在零拍摄评估上实现最先进的性能。代码可用：https：//git.io/depth

现有的深度完成方法通常以特定的稀疏深度类型为目标，并且在任务域之间概括较差。我们提出了一种方法，可以通过各种范围传感器（包括现代手机中的范围传感器或多视图重建算法）获得稀疏/半密度，嘈杂和潜在的低分辨率深度图。我们的方法利用了在大规模数据集中训练的单个图像深度预测网络的形式的数据驱动的先验，其输出被用作我们模型的输入。我们提出了一个有效的培训计划，我们在典型的任务域中模拟各种稀疏模式。此外，我们设计了两个新的基准测试，以评估深度完成方法的普遍性和鲁棒性。我们的简单方法显示了针对最先进的深度完成方法的优越的跨域泛化能力，从而引入了一种实用的解决方案，以在移动设备上捕获高质量的深度捕获。代码可在以下网址获得：https：//github.com/yvanyin/filldepth。

现有的单眼深度估计方法在不同的场景中实现了出色的鲁棒性，但它们只能检索仿射不变的深度，最多可达到未知的规模和变化。但是，在一些基于视频的场景中，例如视频中的视频深度估计和3D场景重建，驻留在人均预测中的未知量表和偏移可能会导致深度不一致。为了解决这个问题，我们提出了一种局部加权的线性回归方法，以恢复比例并以非常稀疏的锚点的转移，从而确保沿连续帧的比例一致性。广泛的实验表明，我们的方法可以在几个零击基准测试中最多将现有最新方法的性能提高50％。此外，我们合并了超过630万个RGBD图像，以训练强大而健壮的深度模型。我们产生的Resnet50-Backbone模型甚至胜过最先进的DPT VIT-LALGE模型。结合基于几何的重建方法，我们制定了一种新的密集3D场景重建管道，该管道受益于稀疏点的比例一致性和单眼方法的鲁棒性。通过对视频进行简单的人均预测，可以恢复准确的3D场景形状。

Monocular depth prediction plays a crucial role in understanding 3D scene geometry. Although recent methods have achieved impressive progress in evaluation metrics such as the pixel-wise relative error, most methods neglect the geometric constraints in the 3D space. In this work, we show the importance of the high-order 3D geometric constraints for depth prediction. By designing a loss term that enforces one simple type of geometric constraints, namely, virtual normal directions determined by randomly sampled three points in the reconstructed 3D space, we can considerably improve the depth prediction accuracy. Significantly, the byproduct of this predicted depth being sufficiently accurate is that we are now able to recover good 3D structures of the scene such as the point cloud and surface normal directly from the depth, eliminating the necessity of training new sub-models as was previously done. Experiments on two benchmarks: NYU Depth-V2 and KITTI demonstrate the effectiveness of our method and state-of-the-art performance.

深度完成旨在预测从深度传感器（例如Lidars）中捕获的极稀疏图的密集像素深度。它在各种应用中起着至关重要的作用，例如自动驾驶，3D重建，增强现实和机器人导航。基于深度学习的解决方案已经证明了这项任务的最新成功。在本文中，我们首次提供了全面的文献综述，可帮助读者更好地掌握研究趋势并清楚地了解当前的进步。我们通过通过对现有方法进行分类的新型分类法提出建议，研究网络体系结构，损失功能，基准数据集和学习策略的设计方面的相关研究。此外，我们在包括室内和室外数据集（包括室内和室外数据集）上进行了三个广泛使用基准测试的模型性能进行定量比较。最后，我们讨论了先前作品的挑战，并为读者提供一些有关未来研究方向的见解。

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

现代计算机视觉已超越了互联网照片集的领域，并进入了物理世界，通过非结构化的环境引导配备摄像头的机器人和自动驾驶汽车。为了使这些体现的代理与现实世界对象相互作用，相机越来越多地用作深度传感器，重建了各种下游推理任务的环境。机器学习辅助的深度感知或深度估计会预测图像中每个像素的距离。尽管已经在深入估算中取得了令人印象深刻的进步，但仍然存在重大挑战：（1）地面真相深度标签很难大规模收集，（2）通常认为相机信息是已知的，但通常是不可靠的，并且（3）限制性摄像机假设很常见，即使在实践中使用了各种各样的相机类型和镜头。在本论文中，我们专注于放松这些假设，并描述将相机变成真正通用深度传感器的最终目标的贡献。

The success of monocular depth estimation relies on large and diverse training sets. Due to the challenges associated with acquiring dense ground-truth depth across different environments at scale, a number of datasets with distinct characteristics and biases have emerged. We develop tools that enable mixing multiple datasets during training, even if their annotations are incompatible.In particular, we propose a robust training objective that is invariant to changes in depth range and scale, advocate the use of principled multi-objective learning to combine data from different sources, and highlight the importance of pretraining encoders on auxiliary tasks. Armed with these tools, we experiment with five diverse training datasets, including a new, massive data source: 3D films. To demonstrate the generalization power of our approach we use zero-shot cross-dataset transfer, i.e. we evaluate on datasets that were not seen during training. The experiments confirm that mixing data from complementary sources greatly improves monocular depth estimation. Our approach clearly outperforms competing methods across diverse datasets, setting a new state of the art for monocular depth estimation.

Monocular depth estimation is a challenging problem on which deep neural networks have demonstrated great potential. However, depth maps predicted by existing deep models usually lack fine-grained details due to the convolution operations and the down-samplings in networks. We find that increasing input resolution is helpful to preserve more local details while the estimation at low resolution is more accurate globally. Therefore, we propose a novel depth map fusion module to combine the advantages of estimations with multi-resolution inputs. Instead of merging the low- and high-resolution estimations equally, we adopt the core idea of Poisson fusion, trying to implant the gradient domain of high-resolution depth into the low-resolution depth. While classic Poisson fusion requires a fusion mask as supervision, we propose a self-supervised framework based on guided image filtering. We demonstrate that this gradient-based composition performs much better at noisy immunity, compared with the state-of-the-art depth map fusion method. Our lightweight depth fusion is one-shot and runs in real-time, making our method 80X faster than a state-of-the-art depth fusion method. Quantitative evaluations demonstrate that the proposed method can be integrated into many fully convolutional monocular depth estimation backbones with a significant performance boost, leading to state-of-the-art results of detail enhancement on depth maps.

Single-view depth prediction is a fundamental problem in computer vision. Recently, deep learning methods have led to significant progress, but such methods are limited by the available training data. Current datasets based on 3D sensors have key limitations, including indoor-only images (NYU), small numbers of training examples (Make3D), and sparse sampling (KITTI). We propose to use multi-view Internet photo collections, a virtually unlimited data source, to generate training data via modern structure-from-motion and multi-view stereo (MVS) methods, and present a large depth dataset called MegaDepth based on this idea. Data derived from MVS comes with its own challenges, including noise and unreconstructable objects. We address these challenges with new data cleaning methods, as well as automatically augmenting our data with ordinal depth relations generated using semantic segmentation. We validate the use of large amounts of Internet data by showing that models trained on MegaDepth exhibit strong generalization-not only to novel scenes, but also to other diverse datasets including Make3D, KITTI, and DIW, even when no images from those datasets are seen during training. 1

我们介绍了一种新的数据驱动方法，具有基于物理的前沿，从单个偏振图像到场景级正常估计。来自偏振（SFP）的现有形状主要专注于估计单个物体的正常，而不是野外的复杂场景。高质量场景级SFP的关键障碍是复杂场景中缺乏现实世界的SFP数据。因此，我们贡献了第一个现实世界场景级SFP数据集，具有配对输入偏振图像和地理正常映射。然后，我们提出了一种基于学习的框架，具有多头自我注意模块和观察编码，该框架被设计为处理由场景级SFP中的复杂材料和非正交投影引起的增加的偏振模糊。由于偏振光和表面法线之间的关系不受距离的影响，我们训练的模型可以广泛地展开到远场户外场景。实验结果表明，我们的方法在两个数据集中显着优于现有的SFP模型。我们的数据集和源代码将公开可用于\ url {https://github.com/chenyanglei/sfp-wild}。

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.

对于单眼深度估计，获取真实数据的地面真相并不容易，因此通常使用监督的合成数据采用域适应方法。但是，由于缺乏实际数据的监督，这仍然可能会导致较大的域间隙。在本文中，我们通过从真实数据中生成可靠的伪基础真理来开发一个域适应框架，以提供直接的监督。具体而言，我们提出了两种用于伪标记的机制：1）通过测量图像具有相同内容但不同样式的深度预测的一致性，通过测量深度预测的一致性； 2）通过点云完成网络的3D感知伪标记，该网络学会完成3D空间中的深度值，从而在场景中提供更多的结构信息，以完善并生成更可靠的伪标签。在实验中，我们表明我们的伪标记方法改善了各种环境中的深度估计，包括在训练过程中使用立体声对。此外，该提出的方法对现实世界数据集中的几种最新无监督域的适应方法表现出色。

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。

我们提出了一种微调方法，可以改善从单个图像重建的3D几何形状的外观。我们利用单眼深度估计的进步来获得差异图，并提出了一种新颖的方法，可以通过求解相关摄像机参数的优化，将2D归一化差异图转换为3D点云，在从差异中创建3D点云后，我们引入了一种方法来引入一种方法将新点云与现有信息结合在一起，形成更忠实，更详细的最终几何形状。我们通过在合成图像和真实图像上进行多个实验证明了方法的功效。

Our long term goal is to use image-based depth completion to quickly create 3D models from sparse point clouds, e.g. from SfM or SLAM. Much progress has been made in depth completion. However, most current works assume well distributed samples of known depth, e.g. Lidar or random uniform sampling, and perform poorly on uneven samples, such as from keypoints, due to the large unsampled regions. To address this problem, we extend CSPN with multiscale prediction and a dilated kernel, leading to much better completion of keypoint-sampled depth. We also show that a model trained on NYUv2 creates surprisingly good point clouds on ETH3D by completing sparse SfM points.

许多移动制造商最近在其旗舰模型中采用了双像素（DP）传感器，以便更快的自动对焦和美学图像捕获。尽管他们的优势，由于DT在DP图像中的视差缺失的数据集和算法设计，但对3D面部理解的使用研究受到限制。这是因为子孔图像的基线非常窄，并且散焦模糊区域存在视差。在本文中，我们介绍了一种以DP为导向的深度/普通网络，该网络重建3D面部几何。为此目的，我们使用我们的多摄像头结构光系统捕获的101人拥有超过135k张图片的DP面部数据。它包含相应的地面真值3D模型，包括度量刻度的深度图和正常。我们的数据集允许建议的匹配网络广泛化，以便以3D面部深度/正常估计。所提出的网络由两种新颖的模块组成：自适应采样模块和自适应正常模块，专门用于处理DP图像中的散焦模糊。最后，该方法实现了最近基于DP的深度/正常估计方法的最先进的性能。我们还展示了估计深度/正常的适用性面对欺骗和致密。

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。

在不同观点之间找到准确的对应关系是无监督的多视图立体声（MVS）的跟腱。现有方法是基于以下假设：相应的像素具有相似的光度特征。但是，在实际场景中，多视图图像观察到非斜面的表面和经验遮挡。在这项工作中，我们提出了一种新颖的方法，即神经渲染（RC-MVSNET），以解决观点之间对应关系的歧义问题。具体而言，我们施加了一个深度渲染一致性损失，以限制靠近对象表面的几何特征以减轻遮挡。同时，我们引入了参考视图综合损失，以产生一致的监督，即使是针对非兰伯特表面。关于DTU和TANKS \＆Temples基准测试的广泛实验表明，我们的RC-MVSNET方法在无监督的MVS框架上实现了最先进的性能，并对许多有监督的方法进行了竞争性能。该代码在https://github.com/上发布。 BOESE0601/RC-MVSNET

深度图用于从3D渲染到2D图像效应（例如散景）的广泛应用。但是，单个图像深度估计（侧）模型预测的人通常无法捕获对象中的孤立孔和/或具有不准确的边界区域。同时，使用商业自动掩蔽工具或现成的分割和垫子的方法，甚至是通过手动编辑，使用商业自动掩盖工具或现成的方法更容易获得。因此，在本文中，我们提出了一个新的掩盖引导深度细化的问题，该问题利用通用掩模来完善侧面模型的深度预测。我们的框架执行了分层的细化和介入/架设，将深度图分解为两个由掩码和倒置面罩表示的单独的层。由于具有深度和掩码注释的数据集很少，因此我们提出了一种使用任意掩码和RGB-D数据集的自我监督学习方案。我们从经验上表明，我们的方法对不同类型的掩模和初始深度预测具有鲁棒性，可以准确地完善内部和外掩模边界区域的深度值。我们通过消融研究进一步分析了我们的模型，并证明了实际应用的结果。可以在https://sooyekim.github.io/maskdepth/上找到更多信息。