V2EX = way to explore
V2EX 是一个关于分享和探索的地方
现在注册
已注册用户请  登录
VideoCloudTech
V2EX  ›  推广

盖楼抽奖|为拿下算法 “奥斯卡”,阿里团队设计了一个冠军方案

  •  
  •   VideoCloudTech · 2021-03-31 15:11:20 +08:00 · 6863 次点击
    这是一个创建于 504 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    被誉为计算机视觉领域 “奥斯卡” 的 CVPR 刚刚落下帷幕,2021 年首届 “新内容 新交互” 全球视频云创新挑战赛正火热进行中,这两场大赛都不约而同地将关注点放在了视频目标分割领域,本文将详细分享来自阿里达摩院的团队在 CVPR DAVIS 视频目标分割比赛夺冠背后的技术经验,为本届大赛参赛选手提供 “他山之石”。

    作者|负天

    与图像识别不同,AI 分析理解视频的技术门槛较高。长期以来,业界在视频 AI 技术的研究上鲜有重大突破。以 CVPR 会议难度最高的比赛之一 DAVIS ( Densely Annotated Video Segmentation )为例,该比赛需要参赛团队精准处理复杂视频中物体快速运动、外观变化、遮挡等信息,过去几年,全球顶级科技在该比赛中的成绩从未突破 80 分,而达摩院的模型最终在 test-challenge 上取得了 84.1 的成绩。

    DAVIS 的数据集经过精心挑选和标注,视频分割中比较难的点都有体现,比如:快速运动、遮挡、消失与重现、形变等。DAVIS 的数据分为 train ( 60 个视频序列),val ( 30 个视频序列),test-dev ( 30 个视频序列),test-challenge ( 30 个视频序列)。其中 train 和 val 是可以下载的,且提供了每一帧的标注信息。对于半监督任务,test-dev 和 test-challenge,每一帧的 RGB 图片可以下载,且第一帧的标注信息也提供了。算法需要根据第一帧的标注 mask,来对后续帧进行分割。分割本身是 instance 级别的。

    阿里达摩院:像素级视频分割

    阿里达摩院提供了一种全新的空间约束方法,打破了传统 STM 方法缺乏时序性的瓶颈,可以让系统基于视频前一帧的画面预测目标物体下一帧的位置;此外,阿里还引入了语义分割中的精细化分割微调模块,大幅提高了分割的精细程度。最终,精准识别动态目标的轮廓边界,并且与背景进行分离,实现像素级目标分割。

    基本框架

    达摩院的算法基于 2019 年 CVPR 的 STM 做了进一步改进。STM 的主要思想在于,对于历史帧,每一帧都编码为 key-value 形式的 feature 。预测当前帧的时候,以当前帧的 key 去和历史帧的 key 做匹配。匹配的方式是 non-local 的。这种 non-local 的匹配,可以看做将当前 key,每个坐标上的 C 维特征,和历史每一帧在这个坐标上的 C 维特征做匹配。匹配得到的结果,作为一个 soft 的 index,去读取历史 value 的信息。读取的特征和当前帧的 value 拼接起来,用于后续的预测。

    三大技术创新

    1. 空间约束

    STM 的特征匹配方式,提供了一种空间上的长依赖, 类似于 Transformer 中,通过 self-attention 来做序列关联。这种机制,能够很好地处理物体运动、外观变化、遮挡等。但也有一个问题,就是缺乏时序性,缺少短时依赖。当某一帧突然出现和目标相似的物体时,容易产生误召回。在视频场景中,很多情况下,当前帧临近的几帧,对当前帧的影响要大于更早的帧。基于这一点,达摩院提出依靠前一帧结果,计算 attention 来约束当前帧目标预测的位置,相当于对短期依赖的建模。

    具体的方法如下图所示:

    1. 当前帧的特征和前一帧的预测 mask 在 channel 维度上做 concat,得到 HxWx (c+1) 的特征;
    2. 通过卷积将特征压缩为 HxW ;
    3. 用 sigmoid 函数将 HxW 的特征,压缩范围,作为空间 attention ;
    4. 把 attention 乘到原特征上,作为空间约束。

    下图为空间 attention 的可视化结果,可以看到大致对应了前景的位置。

    2. 增强 decoder

    达摩院引入了语义分割中的感受野增强技术 ASPP 和精细化分割的微调( refinement )模块。ASPP 作用于 memory 读取后的特征,用于融合不同感受野的信息,提升对不同尺度物体的处理能力。

    3. 训练策略

    达摩院提出了一个简单但是有效的训练策略,减少了训练阶段和测试阶段存在的差异,提升了最终效果。

    原始 STM 训练时,会随机从视频中采样 3 帧。这三帧之间的跳帧间隔,随着训练逐渐增大,目的是增强模型鲁棒性。但达摩院发现,这样会导致训练时和测试时不一致,因为测试时,是逐帧处理的。为此,在训练的最后阶段,达摩院将跳帧间隔重新减小,以保证和测试时一致。

    其他

    backbone: 达摩院使用了 ResNeST 这个比较新的 backbone,它可以无痛替换掉原 STM 的 resnet 。在结果上有比较明显提升。

    测试策略: 达摩院使用了多尺度测试和 model ensemble 。不同尺度和不同 model 的结果,在最终预测的 map 上,做了简单的等权重平均。

    显存优化: 达摩院做了一些显存优化方面的工作,使得 STM 在多目标模式下,可以支持大尺度的训练、测试,以及支持较大的 memory 容量。

    数据: 训练数据上,达摩院使用了 DAVIS 、Youtube-VOS,以及 STM 原文用到的静态图像数据库。没有其他数据。

    结果

    达摩院的模型,最终在 test-challenge 上取得了 84.1 的成绩。

    在 test-dev 上的消融实验。达摩院复现的 STM 达到了和原文一致的结果。在各种 trick 的加持下, 得到了 11 个点的提升。

    随着互联网技术、5G 技术等的发展,短视频、视频会议、直播的场景越来越多,视频分割技术也将成为不可或缺的一环。比如,在视频会议中,视频分割可以精确区分前背景,从而对背景进行虚化或替换;在直播中,用户只需要站在绿幕前,算法就实时替换背景,实现一秒钟换新直播间;在视频编辑领域,可以辅助进行后期制作。

    参考

    1. Oh SW, Lee JY, Xu N, Kim SJ. Video object segmentation using space-time memory networks. InProceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision 2019
    2. Wang X, Girshick R, Gupta A, He K. Non-local neural networks. InProceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition 2018

    “新内容 新交互” 全球视频云创新挑战赛算法挑战赛道

    本届全球视频云创新挑战赛是由阿里云联手英特尔主办,与优酷战略技术合作,面向企业以及个人开发者的音视频领域的挑战赛。算法挑战赛道聚焦视频人像分割领域,视频分割将传统图像分割问题延伸到视频领域,可服务于视频理解处理和编辑等任务。

    算法赛道描述

    本次大赛提供一个大规模高精度视频人像分割数据集,供参赛选手训练模型。不同于传统的二值分割目标(即人像区域标注为 1,其他区域标注为 0 ),本竞赛重点关注分割各个不同的人象实例,目标是从视频中精确、稳定分割出显著的(单个或多个)人体实例,以及其相应附属物、手持物。

    本次比赛分为初赛数据集和复赛数据集。复赛数据集等初赛结束后公布,复赛中也可以使用初赛数据集。

    初赛环节提供训练集供选手下载,训练数据集共 1650 段视频。训练集中每个样本由 RGB 图像序列和掩码图像序列组成,RGB 图像序列为原始视频图像序列,格式为 jpg 文件;掩码图像为人体分割的真值 (ground-truth),格式为 png 文件,掩码图像中不同的像素值表示不同的人体实例,0 为背景区域,非 0 为前景区域(例如 1 为人像 1,2 为人像 2 )。RGB 和 png 文件是一一对应关系。数据集每个视频的长度为 80 帧~ 150 帧,每个视频的分辨率不完全相同。预赛的测试数据为 48 段视频。测试集只提供 RGB 图像序列。如出现多个人像实例,每个人像可以任意顺序标注,评测时将被独立计算。

    本次比赛允许参数选手使用其他公开数据集和公开模型,但参赛选手的模型必须满足能在限定时间内复现的要求,复现精度小于规定误差。

    评估标准

    对于算法恢复的视频结果,本次比赛采用 Mean J And F 做为评价指标。J 为描述分割人体区域精度的 Jaccard Index,F 为描述分割人体的边界精确度。具体请参照参考文献 1 。每个视频允许选手最多输出 8 个人物分割结果,选手分割结果与真值先进行 IOU 匹配,找到对应的人物后,根据该结果进行评分。多余的分割结果,没有惩罚。如果超过 8 个区域,整个视频结果无效。

    奖项设置

    冠军:1 支队伍,奖金 9 万人民币,颁发获奖证书

    亚军:2 支队伍,奖金 3 万人民币,颁发获奖证书

    季军:3 支队伍,奖金 1 万人民币,颁发获奖证书

    Cooper Lake 最佳实践:3 支队伍,奖金 2 万人民币,颁发获奖证书

    此外,复赛审核通过的排名前 12 队伍,可进入阿里云校招绿色通道。

    视频云大赛正在火热报名中 扫码或点击下方链接,一起驱动下一代浪潮! https://tianchi.aliyun.com/competition/entrance/531873/introduction


    楼层抽奖规则

    • 评论回复内容不限,可以是视频云大赛相关提问、期望
    • 抽十个人,每人送一个保温杯
    • 截止日期为:2021.4.2 12:00
    • 从回复楼层中随机抽取
    • 中奖结果会以附言形式公布于本帖,并 @ 各位中奖用户
    function createRandom(num,from,to)
    {
        var arr=[]; 
        var json={};  
        while(arr.length<num)
        {
            var ranNum=Math.round(Math.random()*(to-from))+from;
            if(!json[ranNum])
            {
                json[ranNum]=1;
                arr.push(ranNum); 
            }
        }
        return arr;
    }
    
    createRandom(10,0,回复楼层) //抽奖
    
    

    源码引自 yedanbo/createRandom().js

    礼物图片 盖楼超 100 层,下次活动送电脑包~

    第 1 条附言  ·  2021-04-02 12:09:51 +08:00


    恭喜:
    @server @dream7758522 @Microi @zhaidoudou123 @sinux @honeyshine75 @magicnobob @ervqq @auto8888 @ZHanYao

    辛苦各位邮寄信息发送到 videocloudtech#gmail.com ,# 替换为 @ 。

    姓名+电话+地址+V2EX 帐号截图(确认身份)

    迫于大家的热情,清明节之后我们还会再办一次盖楼活动,欢迎再来玩 :P


    例子:
    411 条回复    2021-04-06 09:43:02 +08:00
    1  2  3  4  5  
    tflz514
        1
    tflz514  
       2021-03-31 15:17:22 +08:00
    这是一楼吗
    luotuoccc
        2
    luotuoccc  
       2021-03-31 15:20:23 +08:00
    这是二楼吗
    Alalajiyh
        3
    Alalajiyh  
       2021-03-31 15:20:38 +08:00
    这是三楼吗
    captain2011
        4
    captain2011  
       2021-03-31 15:21:21 +08:00
    这是五楼吗
    running17
        5
    running17  
       2021-03-31 15:23:08 +08:00
    这是分母吗
    doctortao
        6
    doctortao  
       2021-03-31 15:24:47 +08:00
    他是那种特别的,说不上来的,视频云吗?
    VideoCloudTech
        7
    VideoCloudTech  
    OP
       2021-03-31 15:26:12 +08:00
    @doctortao 咱们是正经的视频云哈
    opengps
        8
    opengps  
       2021-03-31 15:27:54 +08:00 via Android
    这是八楼吗
    homu
        9
    homu  
       2021-03-31 15:38:55 +08:00 via Android
    刚好缺个保温杯。。。
    祝大赛越办越好
    JinTianYi456
        10
    JinTianYi456  
       2021-03-31 15:43:43 +08:00
    这是分子吗
    BBrother
        11
    BBrother  
       2021-03-31 15:45:24 +08:00
    高级啊
    dddz97
        12
    dddz97  
       2021-03-31 15:47:49 +08:00
    没接触过,感觉很强
    feimengheng
        13
    feimengheng  
       2021-03-31 16:22:38 +08:00
    咩啊
    moxiaonai
        14
    moxiaonai  
       2021-03-31 16:25:05 +08:00 via Android
    恭喜恭喜🎉,我只只想要个杯子
    quan7u
        15
    quan7u  
       2021-03-31 16:25:40 +08:00
    我在哪
    pigmen
        16
    pigmen  
       2021-03-31 16:26:08 +08:00
    🀄️
    brookepe
        17
    brookepe  
       2021-03-31 16:29:14 +08:00
    🀄️
    muayang
        18
    muayang  
       2021-03-31 16:38:29 +08:00 via iPhone
    眨眼就 18 楼了
    muayang
        19
    muayang  
       2021-03-31 16:39:06 +08:00 via iPhone
    我能中吗
    waising
        20
    waising  
       2021-03-31 16:39:38 +08:00 via iPhone
    恭喜恭喜
    bbtjym
        21
    bbtjym  
       2021-03-31 16:40:40 +08:00
    或许
    nightli
        22
    nightli  
       2021-03-31 16:42:29 +08:00
    白嫖保温杯
    jangit
        23
    jangit  
       2021-03-31 16:44:51 +08:00 via iPhone
    白嫖保温杯+1
    Shuqy
        24
    Shuqy  
       2021-03-31 16:54:40 +08:00
    白嫖保温杯 + 2
    thrinity
        25
    thrinity  
       2021-03-31 16:55:02 +08:00
    为白嫖保温杯当分子
    Keppel
        26
    Keppel  
       2021-03-31 16:55:21 +08:00
    分母
    ditel
        27
    ditel  
       2021-03-31 17:01:57 +08:00 via Android
    牛逼
    evanzhou1989
        28
    evanzhou1989  
       2021-03-31 17:04:37 +08:00
    🀄️
    HalcyonTime
        29
    HalcyonTime  
       2021-03-31 17:14:11 +08:00
    看动图感觉猴赛雷
    Yanwenguang
        30
    Yanwenguang  
       2021-03-31 17:18:36 +08:00
    看不懂的样子,感觉好高级~
    xwh201314
        31
    xwh201314  
       2021-03-31 17:21:53 +08:00
    拉低中奖率
    BoyBoy
        32
    BoyBoy  
       2021-03-31 17:24:28 +08:00
    牛逼普拉斯啊
    Katrol
        33
    Katrol  
       2021-03-31 17:26:07 +08:00
    达摩院厉害呀
    weijiawj
        34
    weijiawj  
       2021-03-31 17:28:04 +08:00
    拉低中奖率
    Kiana1
        35
    Kiana1  
       2021-03-31 17:33:55 +08:00
    做个分子
    darksword21
        36
    darksword21  
       2021-03-31 17:34:14 +08:00
    35 楼有电梯吗?
    zhzhA
        37
    zhzhA  
       2021-03-31 17:34:21 +08:00
    做个分母
    Vindroid
        38
    Vindroid  
       2021-03-31 17:38:33 +08:00
    保温杯?啊,可以泡枸杞了
    bijika
        39
    bijika  
       2021-03-31 17:40:03 +08:00
    我是谁?
    kim886
        40
    kim886  
       2021-03-31 17:43:52 +08:00
    老板来份保温杯!
    ycisyc
        41
    ycisyc  
       2021-03-31 17:44:58 +08:00
    这是几楼?
    twttwt
        42
    twttwt  
       2021-03-31 17:46:06 +08:00
    白嫖保温杯+1
    ssdrb
        43
    ssdrb  
       2021-03-31 17:49:50 +08:00
    必中保温杯!
    licanbo
        44
    licanbo  
       2021-03-31 17:53:47 +08:00
    达摩院牛掰呀
    h272377502
        45
    h272377502  
       2021-03-31 17:54:49 +08:00
    冠军也才这点,还不够跑 GPU 的钱。
    Whurry
        46
    Whurry  
       2021-03-31 18:05:44 +08:00
    ...
    buchikoma
        47
    buchikoma  
       2021-03-31 18:06:38 +08:00
    白嫖保温杯 + 1
    sychty
        48
    sychty  
       2021-03-31 18:09:22 +08:00
    这是 48 楼吗
    pap3r
        49
    pap3r  
       2021-03-31 18:10:31 +08:00
    🀄️
    MadbookPro
        50
    MadbookPro  
       2021-03-31 18:11:03 +08:00
    达摩院厉害了
    yooodooo
        51
    yooodooo  
       2021-03-31 18:11:29 +08:00
    白嫖保温杯 + +
    renyijiu
        52
    renyijiu  
       2021-03-31 18:13:43 +08:00
    厉害了
    pangleon
        53
    pangleon  
       2021-03-31 18:22:06 +08:00
    厉害厉害,能做到这种程度
    cookie
        54
    cookie  
       2021-03-31 18:29:18 +08:00
    好的
    zlldeta
        55
    zlldeta  
       2021-03-31 18:29:33 +08:00
    中中中
    xiaoye233
        56
    xiaoye233  
       2021-03-31 18:32:23 +08:00
    看不懂,但是走过路过顺手拉低一下中奖率,哈哈哈
    LeslieLeung
        57
    LeslieLeung  
       2021-03-31 18:33:30 +08:00 via iPhone
    不如抽我吧
    narmgalaxy
        58
    narmgalaxy  
       2021-03-31 18:35:10 +08:00
    真的 np
    chole
        59
    chole  
       2021-03-31 18:35:55 +08:00
    分子路过。。。。
    jack594
        60
    jack594  
       2021-03-31 18:38:35 +08:00
    路过测一下 rp 。。。
    fkdtz
        61
    fkdtz  
       2021-03-31 18:38:36 +08:00
    看看怎么事儿
    chihiro2014
        62
    chihiro2014  
       2021-03-31 18:38:50 +08:00
    当个最强分子
    chendy
        63
    chendy  
       2021-03-31 18:40:05 +08:00
    路过测试一下
    server
        64
    server  
       2021-03-31 18:40:12 +08:00
    分母 分母
    ironMan1995
        65
    ironMan1995  
       2021-03-31 18:41:23 +08:00
    好人一生平安
    torical
        66
    torical  
       2021-03-31 18:43:03 +08:00
    01010111001
    RanchoTuring
        67
    RanchoTuring  
       2021-03-31 18:44:08 +08:00
    厉害了!
    ic2y
        68
    ic2y  
       2021-03-31 18:52:35 +08:00
    +1
    Banxiaozhuan
        69
    Banxiaozhuan  
       2021-03-31 18:59:20 +08:00
    来来 盖楼
    BernyG
        70
    BernyG  
       2021-03-31 19:06:42 +08:00
    只想躺平
    DrugsZ
        71
    DrugsZ  
       2021-03-31 19:08:37 +08:00
    分子
    zzzhen
        72
    zzzhen  
       2021-03-31 19:11:12 +08:00
    分子
    wuzhidexiaolang
        73
    wuzhidexiaolang  
       2021-03-31 19:14:04 +08:00
    分子
    zhb1993
        74
    zhb1993  
       2021-03-31 19:14:53 +08:00
    期待中奖
    albyBen
        75
    albyBen  
       2021-03-31 19:15:08 +08:00
    万年分母来了
    xppppsfg
        76
    xppppsfg  
       2021-03-31 19:16:26 +08:00
    分子
    netbtcc33
        77
    netbtcc33  
       2021-03-31 19:17:58 +08:00
    分母+1
    beidounanxizi
        78
    beidounanxizi  
       2021-03-31 19:20:25 +08:00
    什么都没做出 就微博满世界吹比的达摩院?
    huntrue
        79
    huntrue  
       2021-03-31 19:21:17 +08:00
    试图拉低概率
    drperry
        80
    drperry  
       2021-03-31 19:21:35 +08:00 via Android
    希望越办越好!
    willhunger
        81
    willhunger  
       2021-03-31 19:21:50 +08:00
    分母+1
    dream7758522
        82
    dream7758522  
       2021-03-31 19:33:38 +08:00 via Android
    支持啊
    nikanon
        83
    nikanon  
       2021-03-31 19:37:36 +08:00
    牛哇
    hocgin
        84
    hocgin  
       2021-03-31 19:45:47 +08:00 via iPhone
    分母
    xieren58
        85
    xieren58  
       2021-03-31 19:48:27 +08:00
    分母
    ymoeu06
        86
    ymoeu06  
       2021-03-31 19:49:43 +08:00 via Android
    冲冲冲,中中中
    HillW
        87
    HillW  
       2021-03-31 19:57:09 +08:00
    冲冲冲
    lecia
        88
    lecia  
       2021-03-31 19:57:23 +08:00 via iPhone
    送不送文化衫 O(∩_∩)O
    zhtttyecho
        89
    zhtttyecho  
       2021-03-31 19:59:55 +08:00
    cool
    secretName
        90
    secretName  
       2021-03-31 20:00:37 +08:00
    分母
    BridgeCham
        91
    BridgeCham  
       2021-03-31 20:00:47 +08:00
    分子来了
    admin601
        92
    admin601  
       2021-03-31 20:01:49 +08:00
    万年分母来了
    Microi
        93
    Microi  
       2021-03-31 20:02:07 +08:00
    我问你这图哪来的.jpg
    pipilu
        94
    pipilu  
       2021-03-31 20:02:42 +08:00
    分母来了
    pipilu
        95
    pipilu  
       2021-03-31 20:03:02 +08:00
    厉害了,我的云
    biubiuF
        96
    biubiuF  
       2021-03-31 20:10:24 +08:00
    分子分子
    qing18
        97
    qing18  
       2021-03-31 20:11:58 +08:00
    想要保温杯
    guochens
        98
    guochens  
       2021-03-31 20:12:29 +08:00
    分子分子
    LesignButure
        99
    LesignButure  
       2021-03-31 20:14:39 +08:00
    分子~
    NicholasYX
        100
    NicholasYX  
       2021-03-31 20:19:25 +08:00 via iPhone
    我是 100 楼
    1  2  3  4  5  
    关于   ·   帮助文档   ·   API   ·   FAQ   ·   我们的愿景   ·   广告投放   ·   感谢   ·   实用小工具   ·   1469 人在线   最高记录 5497   ·     Select Language
    创意工作者们的社区
    World is powered by solitude
    VERSION: 3.9.8.5 · 37ms · UTC 23:39 · PVG 07:39 · LAX 16:39 · JFK 19:39
    Developed with CodeLauncher
    ♥ Do have faith in what you're doing.