当前弱监督的语义分割（WSSS）框架通常包含分离的掩模 - 细化模型和主要语义区域挖掘模型。这些方法将包含冗余特征提取骨干网和偏置的学习目标，使其计算复杂但是解决WSSS任务的子最优。为了解决这个问题，本文建立了一个紧凑的学习框架，将分类和掩码精细组件嵌入统一的深层模型。通过共享特征提取骨干通，我们的模型能够促进两个组件之间的知识共享，同时保留低计算复杂性。为了鼓励高质量的知识互动，我们提出了一种新颖的替代自我双重教学（ASDT）机制。与传统蒸馏策略不同，我们模型中的两个教师分支的知识通过脉冲宽度调制（PWM）替代地蒸馏到学生分支，该脉冲宽度调制（PWM）产生PW波形选择信号以引导知识蒸馏过程。通过这种方式，学生分支可以帮助阻止模型落入由教师分支提供的不完美知识引起的局部最低解决方案。 Pascal VOC的综合实验2012和Coco-Stuff 10K展示了拟议的替代自我双重教学机制的有效性以及我们方法的新的最新性能。

虽然现有的语义分割方法实现令人印象深刻的结果，但它们仍然努力将其模型逐步更新，因为新类别被发现。此外，逐个像素注释昂贵且耗时。本文提出了一种新颖的对语义分割学习弱增量学习的框架，旨在学习从廉价和大部分可用的图像级标签进行新课程。与现有的方法相反，需要从下线生成伪标签，我们使用辅助分类器，用图像级标签培训并由分段模型规范化，在线获取伪监督并逐步更新模型。我们通过使用由辅助分类器生成的软标签来应对过程中的内在噪声。我们展示了我们对Pascal VOC和Coco数据集的方法的有效性，表现出离线弱监督方法，并获得了具有全面监督的增量学习方法的结果。

大多数现有的语义分割方法都以图像级类标签作为监督，高度依赖于从标准分类网络生成的初始类激活图（CAM）。在本文中，提出了一种新颖的“渐进贴片学习”方法，以改善分类的局部细节提取，从而更好地覆盖整个对象的凸轮，而不仅仅是在常规分类模型中获得的CAM中的最歧视区域。 “补丁学习”将特征映射破坏成贴片，并在最终聚合之前并行独立处理每个本地贴片。这样的机制强迫网络从分散的歧视性本地部分中找到弱信息，从而提高了本地细节的敏感性。 “渐进的补丁学习”进一步将特征破坏和补丁学习扩展到多层粒度。与多阶段优化策略合作，这种“渐进的补丁学习”机制隐式地为模型提供了跨不同位置粒状性的特征提取能力。作为隐式多粒性渐进式融合方法的替代方案，我们还提出了一种明确的方法，以同时将单个模型中不同粒度的特征融合，从而进一步增强了完整对象覆盖的凸轮质量。我们提出的方法在Pascal VOC 2012数据集上取得了出色的性能，例如，测试集中有69.6 $％miou），它超过了大多数现有的弱监督语义细分方法。代码将在此处公开提供，https://github.com/tyroneli/ppl_wsss。

无弱监督的语义细分（WSSS）段对象没有密度注释的沉重负担。虽然作为价格，产生的伪掩模存在明显的嘈杂像素，其导致在这些伪掩模上训练的次优分割模型。但是罕见的研究通知或解决这个问题，即使在他们改进伪掩码后，即使这些嘈杂的像素也是不可避免的。所以我们试图在噪音缓解的方面提高WSSS。并且我们观察到许多嘈杂的像素具有高置信度，特别是当响应范围太宽或狭窄时，呈现不确定的状态。因此，在本文中，我们通过多次缩放预测映射来模拟响应的噪声变化以进行不确定性估计。然后使用不确定性来重量分割损失以减轻嘈杂的监督信号。我们调用此方法URN，通过响应缩放来缩短来自不确定性估计来噪声缓解。实验验证了URN的好处，我们的方法分别在Pascal VOC 2012和MS Coco 2014上实现了最先进的71.2％和41.5％，而无需额外的型号，如显着性检测。代码可在https://github.com/xmed-lab/urn获得。

弱监督的语义分割（WSSS）是具有挑战性的，特别是当使用图像级标签来监督像素级预测时。为了弥合它们的差距，通常生成一个类激活图（CAM）以提供像素级伪标签。卷积神经网络中的凸轮患有部分激活，即，仅激活最多的识别区域。另一方面，基于变压器的方法在探索具有长范围依赖性建模的全球背景下，非常有效，可能会减轻“部分激活”问题。在本文中，我们提出了基于第一变压器的WSSS方法，并介绍了梯度加权元素明智的变压器注意图（GetAn）。 GetaN显示所有特征映射元素的精确激活，跨越变压器层显示对象的不同部分。此外，我们提出了一种激活感知标签完成模块来生成高质量的伪标签。最后，我们将我们的方法纳入了使用双向向上传播的WSS的结束框架。 Pascal VOC和Coco的广泛实验表明，我们的结果通过显着的保证金击败了最先进的端到端方法，并且优于大多数多级方法.M大多数多级方法。

弱监督的语义细分（WSSS）旨在仅使用用于训练的图像级标签来产生像素类预测。为此，以前的方法采用了通用管道：它们从类激活图（CAM）生成伪口罩，并使用此类掩码来监督分割网络。但是，由于凸轮的局部属性，即它们倾向于仅专注于小的判别对象零件，因此涵盖涵盖整个物体的全部范围的全面伪面罩是一项挑战。在本文中，我们将CAM的局部性与卷积神经网络（CNNS）的质地偏见特性相关联。因此，我们建议利用形状信息来补充质地偏见的CNN特征，从而鼓励掩模预测不仅是全面的，而且还与物体边界相交。我们通过一种新颖的改进方法进一步完善了在线方式的预测，该方法同时考虑了类和颜色亲和力，以生成可靠的伪口罩以监督模型。重要的是，我们的模型是在单阶段框架内进行端到端训练的，因此在培训成本方面有效。通过对Pascal VOC 2012的广泛实验，我们验证了方法在产生精确和形状对准的分割结果方面的有效性。具体而言，我们的模型超过了现有的最新单阶段方法。此外，当在没有铃铛和哨声的简单两阶段管道中采用时，它还在多阶段方法上实现了新的最新性能。

仅使用图像级标签的弱监督语义细分旨在降低分割任务的注释成本。现有方法通常利用类激活图（CAM）来定位伪标签生成的对象区域。但是，凸轮只能发现对象的最歧视部分，从而导致下像素级伪标签。为了解决这个问题，我们提出了一个限制的显着性和内类关系的显着性（I $^2 $ CRC）框架，以协助CAM中激活的对象区域的扩展。具体而言，我们提出了一个显着性指导的类不足的距离模块，以通过将特征对准其类原型来更接近类别内特征。此外，我们提出了一个特定的距离模块，以将类间特征推开，并鼓励对象区域的激活高于背景。除了加强分类网络激活CAM中更多积分对象区域的能力外，我们还引入了一个对象引导的标签细化模块，以完全利用分割预测和初始标签，以获取出色的伪标签。 Pascal VOC 2012和可可数据集的广泛实验很好地证明了I $^2 $ CRC的有效性，而不是其他最先进的对应物。源代码，模型和数据已在\ url {https://github.com/nust-machine-intelligence-laboratory/i2crc}提供。

经过图像级标签训练的弱监督图像分割通常在伪地面上的生成期间因物体区域的覆盖率不准确。这是因为对象激活图受到分类目标的训练，并且缺乏概括的能力。为了提高客观激活图的一般性，我们提出了一个区域原型网络RPNET来探索训练集的跨图像对象多样性。通过区域特征比较确定了跨图像的相似对象零件。区域之间传播对象信心，以发现新的对象区域，同时抑制了背景区域。实验表明，该提出的方法会生成更完整和准确的伪对象掩模，同时在Pascal VOC 2012和MS Coco上实现最先进的性能。此外，我们研究了提出的方法在减少训练集方面的鲁棒性。

Image-level weakly supervised semantic segmentation is a challenging problem that has been deeply studied in recent years. Most of advanced solutions exploit class activation map (CAM). However, CAMs can hardly serve as the object mask due to the gap between full and weak supervisions. In this paper, we propose a self-supervised equivariant attention mechanism (SEAM) to discover additional supervision and narrow the gap. Our method is based on the observation that equivariance is an implicit constraint in fully supervised semantic segmentation, whose pixel-level labels take the same spatial transformation as the input images during data augmentation. However, this constraint is lost on the CAMs trained by image-level supervision. Therefore, we propose consistency regularization on predicted CAMs from various transformed images to provide self-supervision for network learning. Moreover, we propose a pixel correlation module (PCM), which exploits context appearance information and refines the prediction of current pixel by its similar neighbors, leading to further improvement on CAMs consistency. Extensive experiments on PASCAL VOC 2012 dataset demonstrate our method outperforms state-of-the-art methods using the same level of supervision. The code is released online 1 .

生成精确的类感知的伪基真实，也就是类激活图（CAM），对于弱监督的语义分割至关重要。原始CAM方法通常会产生不完整和不准确的定位图。为了解决这个问题，本文提出了基于可变形卷积中的偏移学习的扩展和收缩方案，以依次改善两个各个阶段中定位对象的回忆和精度。在扩展阶段，在可变形卷积层中的偏移学习分支，称为“扩展采样器”，寻求采样越来越小的判别对象区域，这是由逆监督信号驱动的，从而最大程度地提高了图像级分类损失。然后在收缩阶段逐渐将位置更完整的物体逐渐缩小到最终对象区域。在收缩阶段，引入了另一个可变形卷积层的偏移学习分支，称为“收缩采样器”，以排除在扩展阶段参加的假积极背景区域，以提高定位图的精度。我们在Pascal VOC 2012和MS Coco 2014上进行了各种实验，以很好地证明了我们方法比其他最先进的方法对弱监督语义分割的优越性。代码将在此处公开提供，https://github.com/tyroneli/esol_wsss。

在最近的半监督语义分割方法中，一致性正则化已被广泛研究。从图像，功能和网络扰动中受益，已经实现了出色的性能。为了充分利用这些扰动，在这项工作中，我们提出了一个新的一致性正则化框架，称为相互知识蒸馏（MKD）。我们创新地基于一致性正则化方法，创新了两个辅助均值老师模型。更具体地说，我们使用一位卑鄙的老师生成的伪标签来监督另一个学生网络，以在两个分支之间进行相互知识蒸馏。除了使用图像级强和弱的增强外，我们还采用了特征增强，考虑隐性语义分布来增加对学生的进一步扰动。提出的框架大大增加了训练样本的多样性。公共基准测试的广泛实验表明，我们的框架在各种半监督设置下都优于先前的最先进方法（SOTA）方法。

This paper presents the first attempt to learn semantic boundary detection using image-level class labels as supervision. Our method starts by estimating coarse areas of object classes through attentions drawn by an image classification network. Since boundaries will locate somewhere between such areas of different classes, our task is formulated as a multiple instance learning (MIL) problem, where pixels on a line segment connecting areas of two different classes are regarded as a bag of boundary candidates. Moreover, we design a new neural network architecture that can learn to estimate semantic boundaries reliably even with uncertain supervision given by the MIL strategy. Our network is used to generate pseudo semantic boundary labels of training images, which are in turn used to train fully supervised models. The final model trained with our pseudo labels achieves an outstanding performance on the SBD dataset, where it is as competitive as some of previous arts trained with stronger supervision.

在社区中广泛调查了语义分割，其中最先进的技术基于监督模型。这些模型报告了前所未有的性能，以需要大量的高质量细分面具。为了获得这种注释是非常昂贵的并且特别是在需要像素级注释的语义分割中。在这项工作中，我们通过提出作为半监督语义细分的三级自我训练框架的整体解决方案来解决这个问题。我们技术的关键思想是提取伪掩模统计信息，以减少预测概率的不确定性，同时以多任务方式执行分段一致性。我们通过三级解决方案实现这一目标。首先，我们训练分割网络以产生粗糙的伪掩模，预测概率非常不确定。其次，我们使用一个多任务模型来减少伪掩模的不确定性，该模型强制利用数据丰富的数据统计信息。我们将采用现有方法与半监督语义分割的现有方法进行比较，并在广泛的实验中展示其最先进的性能。

弱监督语义分段（WSSS）的现有研究已经利用了类激活映射（CAM）来本地化类对象。然而，由于分类损失不足以提供精确的物区域，因此凸轮倾向于偏向辨别模式（即，稀疏），并且不提供精确的对象边界信息（即，不确定）。为了解决这些限制，我们提出了一种新颖的框架（由MainNet和SupportNet组成），从给定的图像级监督导出像素级自我监督。在我们的框架中，借助拟议的区域对比模块（RCM）和多尺寸细分模块（MAM），MainNet由来自SupportNet的自我监督训练。 RCM从SupportNet中提取两种形式的自我监督：（1）从凸轮和（2）根据类区域掩码的特征获得的（2）类的类别区域掩模。然后，主目的的每个像素明智的特征被原型训练以对比的方式，锐化所产生的凸轮。 MAM利用从SupportNet的多个尺度推断的凸轮作为自我监控来指导MailNet。基于Mainnet和SupportNet的多尺度凸轮之间的不相似性，来自主目的的凸轮训练以扩展到较少辨别的区域。该方法在Pascal VOC 2012数据集上显示了在列车和验证集上的最先进的WSSS性能。为了再现性，代码将很快公开提供。

尽管在半监督语义细分领域的进度程度不同，但其最近的大部分成功都涉及笨拙的模型，并且尚未探索轻量级解决方案。我们发现，现有的知识蒸馏技术更多地关注标签数据中的像素级概念，该数据未能在未标记的数据中考虑更有用的线索。因此，我们提供了首次尝试通过新颖的多晶蒸馏（MGD）方案提供轻量级SSS模型，其中从三个方面捕获了多个跨性别：i）互补的教师结构； ii）标记为未标记的数据合作蒸馏； iii）分层和多层次损失设置。具体而言，MGD被配制为标记的未标记数据合作蒸馏方案，该方案有助于充分利用在半监督环境中必不可少的不同数据特征。图像水平的语义敏感损失，区域级别的内容感知损失和像素级的一致性损失是通过结构互补的教师来丰富层次蒸馏抽象的。 Pascal VOC2012和CityScapes的实验结果表明，在不同的分区协议下，MGD可以超越竞争方法。例如，在1/16的CityScapes分区协议下，RESNET-18和MOBILENET-V2主链的性能分别增长了11.5％和4.6％。尽管模型骨干的拖曳量被3.4-5.3倍（RESNET-18）和38.7-59.6X（MobileNetV2）压缩，但该模型旨在实现令人满意的分割结果。

深度学习算法在非常高分辨率（VHR）图像的语义分割方面取得了巨大成功。然而，培训这些模型通常需要大量准确的像素注释，这非常费力且耗时。为了减轻注释负担，本文提出了一个一致性调节的区域生长网络（CRGNET），以实现具有点级注释的VHR图像的语义分割。 CRGNET的关键思想是迭代选择未标记的像素，具有很高的信心，可以从原始稀疏点扩展带注释的区域。但是，由于扩展的注释中可能存在一些错误和噪音，因此直接向它们学习可能会误导网络的培训。为此，我们进一步提出了一致性正则化策略，在该策略中，基本分类器和扩展的分类器被采用。具体而言，基本分类器受原始稀疏注释的监督，而扩展的分类器的目的是从基本分类器生成的扩展注释中学习具有区域生长机制。因此，通过最大程度地减少基础和扩展分类器的预测之间的差异来实现一致性正则化。我们发现如此简单的正则化策略对于控制区域生长机制的质量非常有用。在两个基准数据集上进行的广泛实验表明，所提出的CRGNET显着优于现有的最新方法。代码和预培训模型可在线获得（https://github.com/yonghaoxu/crgnet）。

深度学习的快速发展在分割方面取得了长足的进步，这是计算机视觉的基本任务之一。但是，当前的细分算法主要取决于像素级注释的可用性，这些注释通常昂贵，乏味且费力。为了减轻这一负担，过去几年见证了越来越多的关注，以建立标签高效，深度学习的细分算法。本文对标签有效的细分方法进行了全面的审查。为此，我们首先根据不同类型的弱标签提供的监督（包括没有监督，粗略监督，不完整的监督和嘈杂的监督和嘈杂的监督），首先开发出一种分类法来组织这些方法，并通过细分类型（包括语义细分）补充，实例分割和全景分割）。接下来，我们从统一的角度总结了现有的标签有效的细分方法，该方法讨论了一个重要的问题：如何弥合弱监督和密集预测之间的差距 - 当前的方法主要基于启发式先导，例如交叉像素相似性，跨标签约束，跨视图一致性，跨图像关系等。最后，我们分享了对标签有效深层细分的未来研究方向的看法。

强大的语义细分面临的一个普遍挑战是昂贵的数据注释成本。现有的半监督解决方案显示出解决此问题的巨大潜力。他们的关键想法是通过未经监督的数据增加未标记的数据来构建一致性正则化，以进行模型培训。未标记数据的扰动使一致性训练损失使半监督的语义分割受益。但是，这些扰动破坏了图像上下文并引入了不自然的边界，这对语义分割是有害的。此外，广泛采用的半监督学习框架，即均值老师，遭受了绩效限制，因为学生模型最终会收敛于教师模型。在本文中，首先，我们提出了一个友好的可区分几何扭曲，以进行无监督的数据增强。其次，提出了一个新颖的对抗双重学生框架，以从以下两个方面从以下两个方面改善均等老师：（1）双重学生模型是独立学习的，除了稳定约束以鼓励利用模型多样性； （2）对对抗性训练计划适用于学生，并诉诸歧视者以区分无标记数据的可靠伪标签进行自我训练。通过对Pascal VOC2012和CityScapes进行的广泛实验来验证有效性。我们的解决方案可显着提高两个数据集的性能和最先进的结果。值得注意的是，与完全监督相比，我们的解决方案仅使用Pascal VOC2012上的12.5％注释数据获得了73.4％的可比MIOU。我们的代码和模型可在https://github.com/caocong/ads-semiseg上找到。

The deficiency of segmentation labels is one of the main obstacles to semantic segmentation in the wild. To alleviate this issue, we present a novel framework that generates segmentation labels of images given their image-level class labels. In this weakly supervised setting, trained models have been known to segment local discriminative parts rather than the entire object area. Our solution is to propagate such local responses to nearby areas which belong to the same semantic entity. To this end, we propose a Deep Neural Network (DNN) called AffinityNet that predicts semantic affinity between a pair of adjacent image coordinates. The semantic propagation is then realized by random walk with the affinities predicted by AffinityNet. More importantly, the supervision employed to train AffinityNet is given by the initial discriminative part segmentation, which is incomplete as a segmentation annotation but sufficient for learning semantic affinities within small image areas. Thus the entire framework relies only on image-level class labels and does not require any extra data or annotations. On the PASCAL VOC 2012 dataset, a DNN learned with segmentation labels generated by our method outperforms previous models trained with the same level of supervision, and is even as competitive as those relying on stronger supervision.

Pseudo supervision is regarded as the core idea in semi-supervised learning for semantic segmentation, and there is always a tradeoff between utilizing only the high-quality pseudo labels and leveraging all the pseudo labels. Addressing that, we propose a novel learning approach, called Conservative-Progressive Collaborative Learning (CPCL), among which two predictive networks are trained in parallel, and the pseudo supervision is implemented based on both the agreement and disagreement of the two predictions. One network seeks common ground via intersection supervision and is supervised by the high-quality labels to ensure a more reliable supervision, while the other network reserves differences via union supervision and is supervised by all the pseudo labels to keep exploring with curiosity. Thus, the collaboration of conservative evolution and progressive exploration can be achieved. To reduce the influences of the suspicious pseudo labels, the loss is dynamic re-weighted according to the prediction confidence. Extensive experiments demonstrate that CPCL achieves state-of-the-art performance for semi-supervised semantic segmentation.