探索深度感知新境界:MiDaS——跨数据集零样本迁移的鲁棒单目深度估计

探索深度感知新境界:MiDaS——跨数据集零样本迁移的鲁棒单目深度估计

MiDaSCode for robust monocular depth estimation described in "Ranftl et. al., Towards Robust Monocular Depth Estimation: Mixing Datasets for Zero-shot Cross-dataset Transfer, TPAMI 2022"项目地址:https://gitcode.com/gh_mirrors/mi/MiDaS

在计算机视觉领域,单目深度估计是至关重要的技术之一。最近,由René Ranftl等人推出的MiDaS项目,以其创新的多数据集混合训练方法,实现了在多个数据集上的零样本跨数据集转移,显著提升了深度估计的准确性和泛化性。本文将深入解析MiDaS项目,并探讨其技术应用场景和优势。

项目简介

MiDaS是一个强大的深度估计框架,它通过集成多达12个不同数据集,利用多目标优化技术进行训练。从ReDWeb到NYU Depth V2,模型在大量多样化场景下学习,以适应各种图像环境。此外,项目还提供了不同的模型版本,包括最新版的MiDaS 3.1,以满足从高质量到低功耗设备的各种需求。

技术分析

MiDaS采用了一种独特的训练策略,即数据集混合(Mixing Datasets),这种策略使得模型能更好地理解不同场景中的深度信息,从而实现零样本跨数据集迁移。在技术上,项目引入了Transformer架构,如BEiT和Swin Transformer,这些先进的神经网络设计提高了模型的表达能力和推理速度。

应用场景

MiDaS在自动驾驶、机器人导航、增强现实、无人机视觉和3D重建等领域都有广泛的应用。例如,在自动驾驶中,精确的深度预测可以帮助车辆更好地理解和预测周围环境;在增强现实中,它可以提供实时的深度信息,为虚拟对象的自然融合创造可能。

项目特点

  1. 泛化性强:通过混合多种数据集训练,MiDaS具备出色的数据集泛化能力,能在未见过的数据集上进行准确的深度估算。
  2. 模型多样:提供了多个版本的模型,包括针对高性能计算和嵌入式设备优化的模型,以满足不同性能和效率的需求。
  3. 易用性高:设置简单,支持直接下载预训练权重并一键运行。此外,还提供了Docker镜像和PyTorch Hub接口,便于快速部署。
  4. 高效推理:某些模型在RTX 3090 GPU上的帧率高达5.7 FPS,确保了实时应用的可能性。

总结来说,MiDaS项目不仅推动了深度估计技术的边界,而且提供了一个易于使用的工具包,对于研究人员和开发者来说,这是一个不可多得的资源,无论您是在探索新算法还是寻找现成解决方案,MiDaS都值得您的关注和使用。

MiDaSCode for robust monocular depth estimation described in "Ranftl et. al., Towards Robust Monocular Depth Estimation: Mixing Datasets for Zero-shot Cross-dataset Transfer, TPAMI 2022"项目地址:https://gitcode.com/gh_mirrors/mi/MiDaS

创作声明:本文部分内容由AI辅助生成(AIGC),仅供参考

### 单目深度估计 MIDAS 模型简介 MIDAS(Monocular Depth Estimation Using Attention-based Networks)是一种用于单目深度估计的强大模型。它通过注意力机制来捕捉场景中的空间关系,从而实现高精度的深度预测[^3]。 以下是关于如何使用 MIDAS 进行单目深度估计的具体方法: --- ### 安装依赖库 为了运行 MIDAS 模型,需要安装必要的 Python 库。可以按照以下命令完成环境配置: ```bash pip install torch torchvision matplotlib opencv-python-headless numpy requests ``` 如果 GPU 可用,则需确保 PyTorch 已正确支持 CUDA 版本。 --- ### 下载预训练权重文件 MIDAS 提供多个版本的预训练模型,其中最常用的是 `MiDaS v2.1` 和 `DPT-Hybrid`。可以通过官方链接下载对应的权重文件并加载到代码中。 例如,对于 MiDaS v2.1 的权重文件,可执行如下操作: ```python import urllib.request url = "https://github.com/intel-isl/MiDaS/releases/download/v2_1/model.pt" model_path = "./midas_v21.pth" if not os.path.exists(model_path): urllib.request.urlretrieve(url, model_path) ``` --- ### 加载模型与推理流程 下面是一个完整的代码示例,展示如何加载 MIDAS 模型并对输入图像进行深度估计: ```python import cv2 import torch from torchvision import transforms import numpy as np def load_model(model_type="large"): """加载 MIDAS 模型""" midas = None if model_type == "large": midas = torch.hub.load("intel-isl/MiDaS", "MiDaS") elif model_type == "hybrid": midas = torch.hub.load("intel-isl/MiDaS", "MiDaS_small") device = torch.device("cuda") if torch.cuda.is_available() else torch.device("cpu") midas.to(device).eval() transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]) return midas, transform, device def predict_depth(image, midas, transform, device): """基于 MIDAS 预测深度图""" input_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB) input_tensor = transform(input_image).to(device) with torch.no_grad(): prediction = midas(input_tensor.unsqueeze(0)) output = torch.nn.functional.interpolate( prediction.unsqueeze(1), size=image.shape[:2], mode="bicubic", align_corners=False, ).squeeze().cpu().numpy() depth_map = (output * 255 / np.max(output)).astype(np.uint8) return depth_map # 主程序入口 image_path = "input.jpg" # 替换为实际图片路径 image = cv2.imread(image_path) midas, transform, device = load_model(model_type="large") depth_map = predict_depth(image, midas, transform, device) cv2.imwrite("output.png", depth_map) # 输出深度图 ``` 上述代码实现了从加载模型到生成深度图的完整过程。注意可以根据需求调整模型大小 (`large` 或 `small`) 来平衡性能和速度。 --- ### 性能对比分析 尽管 Depth Anything 在某些情况下表现出更强的泛化能力[^1],但 MIDAS 凭借其实现简单性和高效性仍然是许多应用场景下的首选方案。特别是 DPT(Deep Layer Aggregation Transformer),虽然也属于 Intel ISL 开发的一系列改进版模型之一,但在特定数据集上的表现可能稍逊于 Depth Anything[^2]。 因此,在选择具体模型时应综合考虑任务特点、计算资源等因素。 ---
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