场景理解对于打算在现实世界中运作的自主系统至关重要。单个任务网络仅根据场景的某些方面提取信息。另一方面，在多任务学习（MTL）中，这些单一任务是共同学习的，从而为任务提供了共享信息并获得更全面理解的机会。为此，我们开发了UNINET，这是一个统一的场景理解网络，可以准确有效地渗透重要的视力任务，包括对象检测，语义分割，实例分割，单眼深度估计和单眼实例深度预测。当这些任务查看不同的语义和几何信息时，它们可以彼此补充或冲突。因此，了解任务之间的关系可以提供有用的线索以实现互补信息共享。我们基于他们可以利用神经网络中学习的偏见和任务交互的观念，通过对抗攻击的镜头评估UNIN中的任务关系。使用不靶向和有针对性的攻击的城市景观数据集进行了广泛的实验表明，语义任务之间存在着强烈的相互作用，而几何任务也是如此。此外，我们表明语义和几何任务之间的关系是不对称的，并且随着我们朝着高级表示，它们的相互作用变得较弱。

通过共享编码器和解码器而不是仅共享编码器，对密集预测任务的多任务学习提供了一种有吸引力的方面，以提高准确性和计算效率。当任务相似时，共享解码器将作为额外的归纳偏见，为任务提供更多的互补信息的空间。但是，增加的共享暴露于任务干扰的更多参数，这可能会阻碍概括和稳健性。在利用共享解码器的归纳偏见的同时，遏制这种干扰的有效方法仍然是一个公开挑战。为了应对这一挑战，我们建议进行渐进解码器融合（PDF），以根据任务间表示相似性逐步组合任务解码器。我们表明，此过程导致了一个多任务网络，具有更好地概括为分配和分布数据以及对对抗性攻击的鲁棒性。此外，我们观察到，该多任务网络的不同任务的预测彼此更加一致。

尽管深度神经网络（DNNS）在环境感知任务上取得了令人印象深刻的表现，但它们对对抗性扰动的敏感性限制了它们在实际应用中的使用。在本文中，我们（i）提出了一种基于对复杂视觉任务的多任务感知（即深度估计和语义分割）的新型对抗扰动检测方案。具体而言，通过在输入图像的提取边缘，深度输出和分割输出之间的不一致之处检测到对抗性扰动。为了进一步提高这一技术，我们（ii）在所有三种方式之间发展了新颖的边缘一致性损失，从而提高了它们的初始一致性，从而支持我们的检测方案。我们通过采用各种已知攻击和图像噪声来验证检测方案的有效性。此外，我们（iii）开发了多任务对抗攻击，旨在欺骗这两个任务以及我们的检测方案。对城市景观和KITTI数据集的实验评估表明，在假设5％的假阳性率的假设下，最高100％的图像被正确检测为对抗性扰动，具体取决于扰动的强度。代码可在https://github.com/ifnspaml/advattackdet上找到。 https://youtu.be/kka6goywmh4的简短视频可提供定性结果。

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。

深神网络的对象探测器正在不断发展，并用于多种应用程序，每个应用程序都有自己的要求集。尽管关键安全应用需要高准确性和可靠性，但低延迟任务需要资源和节能网络。不断提出了实时探测器，在高影响现实世界中是必需的，但是它们过分强调了准确性和速度的提高，而其他功能（例如多功能性，鲁棒性，资源和能源效率）则被省略。现有网络的参考基准不存在，设计新网络的标准评估指南也不存在，从而导致比较模棱两可和不一致的比较。因此，我们对广泛的数据集进行了多个实时探测器（基于锚点，关键器和变压器）的全面研究，并报告了一系列广泛指标的结果。我们还研究了变量，例如图像大小，锚固尺寸，置信阈值和架构层对整体性能的影响。我们分析了检测网络的鲁棒性，以防止分配变化，自然腐败和对抗性攻击。此外，我们提供了校准分析来评估预测的可靠性。最后，为了强调现实世界的影响，我们对自动驾驶和医疗保健应用进行了两个独特的案例研究。为了进一步衡量关键实时应用程序中网络的能力，我们报告了在Edge设备上部署检测网络后的性能。我们广泛的实证研究可以作为工业界对现有网络做出明智选择的指南。我们还希望激发研究社区的设计和评估网络的新方向，该网络着重于更大而整体的概述，以实现深远的影响。

整体场景的理解对于自动机器的性能至关重要。在本文中，我们提出了一个新的端到端模型，用于共同执行语义细分和深度完成。最近的绝大多数方法已发展为独立任务的语义细分和深度完成。我们的方法取决于RGB和稀疏深度作为我们模型的输入，并产生密集的深度图和相应的语义分割图像。它由特征提取器，深度完成分支，语义分割分支和联合分支组成，该分支进一步处理语义和深度信息。在Virtual Kitti 2数据集上进行的实验，证明并提供了进一步的证据，即在多任务网络中将两个任务，语义细分和深度完成都结合在一起，可以有效地提高每个任务的性能。代码可从https://github.com/juanb09111/smantic Depth获得。

单眼深度估计和语义分割是场景理解的两个基本目标。由于任务交互的优点，许多作品研究了联合任务学习算法。但是，大多数现有方法都无法充分利用语义标签，忽略提供的上下文结构，并且仅使用它们来监督分段拆分的预测，这限制了两个任务的性能。在本文中，我们提出了一个网络注入了上下文信息（CI-Net）来解决问题。具体而言，我们在编码器中引入自我关注块以产生注意图。通过由语义标签创建的理想注意图的监督，网络嵌入了上下文信息，使得它可以更好地理解场景并利用相关特征来进行准确的预测。此外，构造了一个特征共享模块，以使任务特征深入融合，并且设计了一致性损耗，以使特征相互引导。我们在NYU-Deaft-V2和Sun-RGBD数据集上评估所提出的CI-Net。实验结果验证了我们所提出的CI-Net可以有效提高语义分割和深度估计的准确性。

我们表明，将人类的先验知识与端到端学习相结合可以通过引入基于零件的对象分类模型来改善深神经网络的鲁棒性。我们认为，更丰富的注释形式有助于指导神经网络学习更多可靠的功能，而无需更多的样本或更大的模型。我们的模型将零件分割模型与一个微小的分类器结合在一起，并经过训练的端到端，以同时将对象分割为各个部分，然后对分段对象进行分类。从经验上讲，与所有三个数据集的Resnet-50基线相比，我们的基于部分的模型既具有更高的精度和更高的对抗性鲁棒性。例如，鉴于相同的鲁棒性，我们部分模型的清洁准确性高达15个百分点。我们的实验表明，这些模型还减少了纹理偏见，并对共同的腐败和虚假相关性产生更好的鲁棒性。该代码可在https://github.com/chawins/adv-part-model上公开获得。

In this work, we study 3D object detection from RGB-D data in both indoor and outdoor scenes. While previous methods focus on images or 3D voxels, often obscuring natural 3D patterns and invariances of 3D data, we directly operate on raw point clouds by popping up RGB-D scans. However, a key challenge of this approach is how to efficiently localize objects in point clouds of large-scale scenes (region proposal). Instead of solely relying on 3D proposals, our method leverages both mature 2D object detectors and advanced 3D deep learning for object localization, achieving efficiency as well as high recall for even small objects. Benefited from learning directly in raw point clouds, our method is also able to precisely estimate 3D bounding boxes even under strong occlusion or with very sparse points. Evaluated on KITTI and SUN RGB-D 3D detection benchmarks, our method outperforms the state of the art by remarkable margins while having real-time capability. * Majority of the work done as an intern at Nuro, Inc. depth to point cloud 2D region (from CNN) to 3D frustum 3D box (from PointNet)

现实世界的对抗例（通常以补丁形式）对安全关键计算机视觉任务中的深度学习模型（如在自动驾驶中的视觉感知）中使用深度学习模型构成严重威胁。本文涉及用不同类型的对抗性斑块攻击时，对语义分割模型的稳健性进行了广泛的评价，包括数字，模拟和物理。提出了一种新的损失功能，提高攻击者在诱导像素错误分类方面的能力。此外，提出了一种新的攻击策略，提高了在场景中放置补丁的转换方法的期望。最后，首先扩展用于检测对抗性补丁的最先进的方法以应对语义分割模型，然后改进以获得实时性能，并最终在现实世界场景中进行评估。实验结果表明，尽管具有数字和真实攻击的对抗效果，其影响通常在空间上限制在补丁周围的图像区域。这将打开关于实时语义分段模型的空间稳健性的进一步疑问。

转移学习可以在源任务上重新使用知识来帮助学习目标任务。一种简单的转移学习形式在当前的最先进的计算机视觉模型中是常见的，即预先训练ILSVRC数据集上的图像分类模型，然后在任何目标任务上进行微调。然而，先前对转移学习的系统研究已经有限，并且预计工作的情况并不完全明白。在本文中，我们对跨越不同的图像域进行了广泛的转移学习实验探索（消费者照片，自主驾驶，空中图像，水下，室内场景，合成，特写镜头）和任务类型（语义分割，物体检测，深度估计，关键点检测）。重要的是，这些都是与现代计算机视觉应用相关的复杂的结构化的输出任务类型。总共执行超过2000年的转移学习实验，包括许多来源和目标来自不同的图像域，任务类型或两者。我们系统地分析了这些实验，了解图像域，任务类型和数据集大小对传输学习性能的影响。我们的研究导致了几个见解和具体建议：（1）对于大多数任务，存在一个显着优于ILSVRC'12预培训的来源; （2）图像领域是实现阳性转移的最重要因素; （3）源数据集应该\ \ emph {include}目标数据集的图像域以获得最佳结果; （4）与此同时，当源任务的图像域比目标的图像域时，我们只观察小的负面影响; （5）跨任务类型的转移可能是有益的，但其成功严重依赖于源和目标任务类型。

Deep learning-based 3D object detectors have made significant progress in recent years and have been deployed in a wide range of applications. It is crucial to understand the robustness of detectors against adversarial attacks when employing detectors in security-critical applications. In this paper, we make the first attempt to conduct a thorough evaluation and analysis of the robustness of 3D detectors under adversarial attacks. Specifically, we first extend three kinds of adversarial attacks to the 3D object detection task to benchmark the robustness of state-of-the-art 3D object detectors against attacks on KITTI and Waymo datasets, subsequently followed by the analysis of the relationship between robustness and properties of detectors. Then, we explore the transferability of cross-model, cross-task, and cross-data attacks. We finally conduct comprehensive experiments of defense for 3D detectors, demonstrating that simple transformations like flipping are of little help in improving robustness when the strategy of transformation imposed on input point cloud data is exposed to attackers. Our findings will facilitate investigations in understanding and defending the adversarial attacks against 3D object detectors to advance this field.

Understanding 3D environments semantically is pivotal in autonomous driving applications where multiple computer vision tasks are involved. Multi-task models provide different types of outputs for a given scene, yielding a more holistic representation while keeping the computational cost low. We propose a multi-task model for panoptic segmentation and depth completion using RGB images and sparse depth maps. Our model successfully predicts fully dense depth maps and performs semantic segmentation, instance segmentation, and panoptic segmentation for every input frame. Extensive experiments were done on the Virtual KITTI 2 dataset and we demonstrate that our model solves multiple tasks, without a significant increase in computational cost, while keeping high accuracy performance. Code is available at https://github.com/juanb09111/PanDepth.git

We propose a novel multi-task learning architecture, which allows learning of task-specific feature-level attention. Our design, the Multi-Task Attention Network (MTAN), consists of a single shared network containing a global feature pool, together with a soft-attention module for each task. These modules allow for learning of taskspecific features from the global features, whilst simultaneously allowing for features to be shared across different tasks. The architecture can be trained end-to-end and can be built upon any feed-forward neural network, is simple to implement, and is parameter efficient. We evaluate our approach on a variety of datasets, across both image-toimage predictions and image classification tasks. We show that our architecture is state-of-the-art in multi-task learning compared to existing methods, and is also less sensitive to various weighting schemes in the multi-task loss function. Code is available at https://github.com/ lorenmt/mtan.

多任务学习最近已成为对复杂场景的全面理解的有前途的解决方案。不仅具有适当设计的记忆效率，多任务模型都可以跨任务交换互补信号。在这项工作中，我们共同解决了2D语义分割，以及两个与几何相关的任务，即密集的深度，表面正常估计以及边缘估计，显示了它们对室内和室外数据集的好处。我们提出了一种新颖的多任务学习体系结构，该体系结构通过相关引导的注意力和自我注意力来利用配对的交叉任务交换，以增强所有任务的平均表示学习。我们考虑了三个多任务设置的广泛实验，与合成基准和真实基准中的竞争基准相比，我们的提案的好处。我们还将方法扩展到新型的多任务无监督域的适应设置。我们的代码可在https://github.com/cv-rits/densemtl上找到。

多任务学习（MTL）范式着重于共同学习两个或多个任务，旨在重大改进W.R.T模型的通用性，性能和培训/推理记忆足迹。对于与视觉相关的{\ bf密集}的预测任务的联合培训，上述好处是必不可少的。在这项工作中，我们解决了两个密集任务的MTL问题，即\ ie，语义细分和深度估计，并提出了一个新颖的注意模块，称为跨通道注意模块（{CCAM}），可促进沿着每个频道之间的有效特征共享这两个任务，导致相互绩效增长，可训练的参数可忽略不计。然后，我们以一种真正的共生精神，使用称为{affinemix}的预测深度为语义分割任务制定新的数据增强，并使用称为{coloraug}的预测语义进行了简单的深度增强。最后，我们验证了CityScapes数据集上提出的方法的性能增益，这有助于我们基于深度和语义分割的半监督联合模型实现最新结果。

视觉检测是自动驾驶的关键任务，它是自动驾驶计划和控制的关键基础。深度神经网络在各种视觉任务中取得了令人鼓舞的结果，但众所周知，它们容易受到对抗性攻击的影响。在人们改善其稳健性之前，需要对深层视觉探测器的脆弱性进行全面的了解。但是，只有少数对抗性攻击/防御工程集中在对象检测上，其中大多数仅采用分类和/或本地化损失，而忽略了目的方面。在本文中，我们确定了Yolo探测器中与物体相关的严重相关对抗性脆弱性，并提出了针对自动驾驶汽车视觉检测物质方面的有效攻击策略。此外，为了解决这种脆弱性，我们提出了一种新的客观性训练方法，以进行视觉检测。实验表明，针对目标方面的拟议攻击比分别在KITTI和COCO流量数据集中分类和/或本地化损失产生的攻击效率高45.17％和43.50％。此外，拟议的对抗防御方法可以分别在Kitti和Coco交通方面提高检测器对目标攻击的鲁棒性高达21％和12％的地图。

最近提出的深度感知视频Panoptic分段（DVPS）旨在预测视频中的Panoptic分段结果和深度映射，这是一个具有挑战性的场景理解问题。在本文中，我们提供了多相变压器，揭示了DVPS任务下的所有子任务。我们的方法通过基于查询的学习探讨了深度估计与Panoptic分割的关系。特别是，我们设计三个不同的查询，包括查询，填写询问和深度查询的东西。然后我们建议通过门控融合来学习这些查询之间的相关性。从实验中，我们从深度估计和Panoptic分割方面证明了我们设计的好处。由于每个物品查询还对实例信息进行了编码，因此通过具有外观学习的裁剪实例掩码功能来执行跟踪是自然的。我们的方法在ICCV-2021 BMTT挑战视频+深度轨道上排名第一。据报道，消融研究表明我们如何提高性能。代码将在https://github.com/harboryuan/polyphonicformer提供。

深度神经网络（DNN）在近年来，包括自动驾驶感知任务，包括自主驾驶感知任务的令人印象深刻。另一方面，目前的深神经网络很容易被对抗性攻击所欺骗。此漏洞提高了重要的问题，特别是在安全关键型应用中。因此，攻击和捍卫DNN的研究已经获得了很多覆盖范围。在这项工作中，横跨距离估计，语义分割，运动检测和对象检测，对详细的对抗攻击应用于各种多任务视觉感知深网络。实验考虑了针对目标和未定位案件的白色和黑色盒子攻击，同时攻击任务并检查所有其他效果，除了检查应用简单防御方法的效果。我们通过比较和讨论实验结果，提出见解和未来工作来结束本文。攻击的可视化可在https://youtu.be/6aixn90Budy上获得。

Semantic segmentation is a classic computer vision problem dedicated to labeling each pixel with its corresponding category. As a basic task for advanced tasks such as industrial quality inspection, remote sensing information extraction, medical diagnostic aid, and autonomous driving, semantic segmentation has been developed for a long time in combination with deep learning, and a lot of works have been accumulated. However, neither the classic FCN-based works nor the popular Transformer-based works have attained fine-grained localization of pixel labels, which remains the main challenge in this field. Recently, with the popularity of autonomous driving, the segmentation of road scenes has received increasing attention. Based on the cross-task consistency theory, we incorporate edge priors into semantic segmentation tasks to obtain better results. The main contribution is that we provide a model-agnostic method that improves the accuracy of semantic segmentation models with zero extra inference runtime overhead, verified on the datasets of road and non-road scenes. From our experimental results, our method can effectively improve semantic segmentation accuracy.