Panoptic Segmentation全景分割

本文探讨了全景分割的概念,一种结合了实例分割与语义分割优点的任务,旨在对图像中的每个像素进行精确分类与实例区分。全景分割需同时处理things与stuff,确保非重叠性,且不为每个segment分配置信度分数。

paper

keyPoint

  • 概念:
    • things - 可数的 objects (countable obects),如 people, animals, tools 等。
    • stuff - 相同或相似纹理或材料的不规则区域,如 grass,sky,road 等的关注较少。
      在这里插入图片描述
  • 新的任务场景 - 全景分割 Panoptic Segmentation(PS)
    • 全景(panoptic) - 对视野内所有物体进行描述”including everything visible in one view”。
    • 全景分割 - 图片内的每个像素都必须分配 semantic label 和 instance id. 如 Figure 1d。
      相同 label 和相同 id 的像素属于相同 object;忽略 stuff labels 的 instance id。
  • 全景分割与实例分割,语义分割的不同:
    • 对比语义分割,全景分割需要区分不同的 object instances;对于 FCN-based 方法具有挑战性。
    • 对比实例分割,全景分割必须是非重叠的(non-overlapping);对于 region-based 方法具有挑战性。
    • 全景分割需要同时识别 stuff 和 things。

与语义分割区别

  • 相同之处:
    • 均需要对图像的每个像素设定 semantic label。
    • 如果 groundtruth 未指定 instances 信息,或者所有的 categories 都是 stuff,二者相同。
  • 不同之处:
    • 当有 thing categories 时,图片中有多个 instances 时,则二者有区别。

与实例分割区别

  • 实例分割 - 对图片中的每个 object 进行分割,允许 objects 重叠(overlapping);
  • 全景分割 - 图片每个像素只有一个 semantic label 和 一个 instance id 不允许重叠。

Confidence scores

  • 类似于语义分割,而不同于实例分割,全景分割不需要每个 segment 的confidence scores。

参考:https://blog.youkuaiyun.com/zziahgf/article/details/79063398

### 方法概述 4D-Former 是一种专门设计用于多模态 4D 全景分割的方法,其核心目标在于通过时间维度上的建模能力增强对动态场景的理解。为了实现这一目标,它不仅需要处理来自不同传感器(如 LiDAR 和摄像头)的数据,还需要考虑时间序列的影响。因此,在讨论其阶段特性时,可以从以下几个方面入手:模型架构的设计理念、任务分解的方式以及具体的操作流程。 如果 4D-Former 将所有子任务(例如语义分割、实例分割和跨帧跟踪)集成在一个统一框架下完成,则可将其定义为单阶段方法[^1];反之,若存在明确的任务分离或逐步优化的过程,则更接近于两阶段方法[^2]。 实际上,许多先进的 4D 多模态全景分割方案倾向于采用 end-to-end 的设计理念,试图一次性解决多个复杂问题。这种做法能够减少中间环节带来的误差累积效应,并允许网络自动学习最优特征表示形式。基于此推测,4D-Former 很有可能是一个单阶段解决方案[^3]。 不过值得注意的是,即便是在所谓的 “single-stage” 架构中也可能隐藏着某种程度的内在层次划分——比如先提取全局上下文信息然后再聚焦局部细节等操作顺序安排。所以严格意义上讲,有时候区分真正的 single-stage 还是 pseudo-single-stage 并不容易做到绝对清晰明了。 以下是有关 4D-Former 可能涉及的一些关键技术要点及其潜在优势说明: #### 关键技术要点 1. **Transformer-based Architecture**: 利用自注意力机制捕获长时间跨度内的依赖关系,从而更好地理解物体运动轨迹及状态变化。 2. **Cross-modality Fusion Module**: 开发高效的融合模块来综合利用视觉与深度测量的优势互补之处,提升最终预测精度。 3. **Temporal Consistency Enforcement Mechanism**: 设计特定损失函数或者正则化项确保相邻时刻之间的一致性约束条件得以满足。 #### 潜在优势 - 更加紧凑简洁的整体结构减少了计算资源消耗; - 自然支持端到端训练过程简化参数调整难度; - 易扩展性强便于引入更多新型组件功能升级迭代版本发布频率加快等等诸多好处不胜枚举。 ```python # Simplified illustration of how a hypothetical one-stage 4D panoptic segmentation model might work: class FourDFormer(nn.Module): def __init__(self, config): super(FourDFormer, self).__init__() # Define encoder layers that process both modalities together with temporal context. self.encoder = MultiModalTemporalEncoder(config) # Use transformer decoder to produce final outputs directly from encoded features. self.decoder = TransformerDecoderForPanopticTasks() def forward(self, lidar_frames, camera_images): joint_features = self.encoder(lidar_frames, camera_images) # Fuse multi-modal inputs over time. results = self.decoder(joint_features) # Predict all tasks simultaneously. return results ``` --- ###
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