全景分割文章(三)

本文介绍了两篇关于全景分割的深度学习论文,分别是《Attention-guided Unified Network for Panoptic Segmentation》和《BANet: Bidirectional Aggregation Network with Occlusion Handling for Panoptic Segmentation》。AUNet提出了一种端到端的网络结构,通过前景和背景的互补注意力机制提升分割效果。BANet则采用了双向融合策略,包括Semantic-To-Instance (S2I) 和 Instance-To-Semantic (I2S) 模块,以及处理遮挡的算法,优化了重叠区域的处理。这两篇论文都致力于在语义分割和实例分割之间建立有效的信息交互,以提高全景分割的精度。

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全景分割文献阅读(三)

阅读文献《Attention-guided Unified Network for Panoptic Segmentation》,《BANet: Bidirectional Aggregation Network with Occlusion Handling for Panoptic Segmentation》。



《Attention-guided Unified Network for Panoptic Segmentation》

论文:https://arxiv.org/pdf/1812.03904.pdf

网络框架

在这里插入图片描述

主要贡献

  • 提出了一个可以端到端训练的网络AUNet,用于前景和背景的分割,并且在MS-COCO数据集上取得了目前最好的结果;
  • 尝试将前景信息和背景信息互补,并共同作用于提高结果。AUNet的形状如上图所示,该方法以特征金字塔(FPN)作为主干,之后分为了三个分支,分别叫做前景的分支,背景分支和RPN(faster-RCNN中的结构)分支。其中如前文提到的,作者用了两个注意力机制,试图互补前景的信息和背景的信息,其中两个方法分别叫做PAM (Proposal Attention Module) ,MAM (Mask Attention Module)。
    • PAM的具体方法如下图,注意力模块连接了RPN分支和背景分支。和大部分的注意力机制一样,将RPN分支的信息通过Mi 作用于背景分支(注意这里用的是1-sigmoid因为RPN选择的前景信息,作为背景蒙版的时候应该用1减去)。这样使得分割任务集中更多注意力在局部目标上,以促进背景语义分割的准确性。在PAM的后面还加入了一个小的结构叫做背景选择,旨在过滤掉没有用的背景特征。
      在这里插入图片描述
    • MAM注意力模块连接了前景和背景分支,旨在互补二者的信息,方法与之前的类似,同时也用的1-sigmoid,还有背景选择。同时在MAM中,为了解决在目标检测任务中的ROI尺寸的问题,作者又提出了另外一种插值的方法,叫做RoIUpsample, 用于解决尺寸不同的问题。
      在这里插入图片描述

《BANet: Bidirectional Aggregation Network with Occlusion Handling for Panoptic Segmentation》

网络结构

在这里插入图片描述

  • 网络主要由四部分组成:基础主干网络(FPN); S2I ; I2S ; 遮挡重叠处理模块(occlusion handling module)。
    • Semantic-To-Instance (S2I):实例分割是对每一个对象实体完成定位,分类,并预测出其蒙版的任务。S2I模块能够利用语义分割的上下文语义特征信息辅助完成实例分割。下面是其主体结构:在这里插入图片描述
    • Instance-To-Semantic (I2S): 语义分割是为每一个像素点打上类别标签。S2I模块能够利用实例分割的空间结构信息辅助完成语义分割。下面是其主体结构:在这里插入图片描述
      该模块由两部分构成:SIMOCM
      • SIM:将语义分割的语义信息(Fs)和实例分割的结构信息(Finlay)融合起来,然后将Concat后的信息通过3*3的conv(目的是减小RoIInlay算子造成的空间扭曲)。这样利用SIM就将语义信息(Fs)和结构信息(Finlay)融合起来了。
      • OCM:提取图像场景中的对象实例的位置分布信息。其输入为实例分割结构信息(Finlay),经过金字塔最大池化获得对象实例分布的多尺度描述信息,然后对描述信息进行编码,最后和SIM的输出进行融合。我们就可以利用融合特征进行语义分割了。该特征信息得到了增强,因为它融合了语义信息,对象实例结构信息,对象实例空间分布信息。

主要贡献

  • 提出了双向融合的全景分割网络方案,即Instance-To-Semantic (I2S) 和Semantic-To-Instance (S2I)两个方向,使得语义分割和实例分割之间进行特征交流。
  • 运用ROIInlay算子实现了Instance-To-Semantic (I2S)的精确特征映射。
  • 提出了一种简单有效的方法去解决重叠区域的问题,设计了一种不需要学习的算法,将像素处的RGB value与其周围的实例所对应的平均RGB value进行对比,归并像素为与其相似度最高的实例。该算法无需学习,在文章中被证明可以用在任何top-down pipeline的模型中。

总结

现有的全景分割算法中,很多文章都着手建立semantic branch 与instance branch之间的特征融合以及联系,互相作用加强分割精度,并且着手Occlusion handle module,尝试在改进重叠模块,使其可以平衡精度和速度。

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