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基于CAM的弱監督定位方法主要通過多樣的空間正則提高目標響應區域，忽略了模型中隱含的目標結構信息。我們提出了基于高階相似性的目標定位方法 (SPA)，充分挖掘了模型隱含的目標結構信息，顯著提高了弱監督目標定位準確度。

基于CAM的弱監督定位方法主要通過多樣的空間正則提高目標響應區域，忽略了模型中隱含的目標結構信息。我們提出了基于高階相似性的目標定位方法 (SPA)，充分挖掘了模型隱含的目標結構信息，顯著提高了弱監督目標定位準確度。

目前代碼已開源：

//github.com/Panxjia/SPA_CVPR2021

弱監督目標檢測近年來逐漸受到國內外研究機構以及工業界關注。基于全監督的目標檢測方法需要耗費大量的人力、物力獲取大量準確的標注信息，對于任務更新以及遷移極其不友好。近年來，全世界范圍內的研究者試圖從弱監督學習方面突破標注數據的限制，為目標檢測尋找一種更加高效、低廉的解決框架

弱監督定位研究如何僅利用圖像的類別標簽對圖像中目標進行定位。

2014年MIT提出的類別響應圖CAM，得到目標的響應掩模，之后通過最小包圍框得到目標的定位結果。CAM得到的類別響應掩模只能覆蓋目標最具判別性的局部區域，如圖1第二行所示。后續的研究工作多通過空間正則技術，如通過擦除、多分支補充等方法試圖擴大類別響應區域。雖然在響應區域上有一定的改善，但是現有的工作均忽略了保持目標結構特性的重要性，無法刻畫目標的邊緣、形狀等特性。另外，現有方法的分類網絡均采用Global Average Pooling(GAP)結構對特征進行聚合，這在一定程度上損失了目標的結構信息。

本文提出了一種兩階段的弱監督目標定位方法(SPA)，從模型結構與類別響應圖兩個方面優化定位結果，提高響應掩模的準確度。整體方法框架如圖2所示。

具體地，從模型結構方面，我們提出了受限激活模塊。

現有方法中往往采用Global Average Pooling (GAP)+Softmax的分類結構，這種結構導致模型丟失目標結構信息，主要原因包括：

一，GAP結構將前景目標與背景區域混為一談，限制了模型定位前景目標的能力；

二，無限制的類別響應特征圖往往出現局部極高響應誤導模型分類的現象，不利于模型準確定位到目標的位置。

因此，我們設計了一個簡單有效的受限激活模塊，主要包括兩個部分：

一，我們首先通過計算每個特征位置在類別響應圖上的方差分布得到粗略的偽mask, 用以區分前背景；

二，我們利用Sigmoid操作對類別響應特征圖進行歸一化，之后利用提出的受限激活損失函數引導模型關注目標前景區域。

該工作將度量學中一個重要的屬性“動態范圍”引入到深度度量學習，從而得到一個新的任務叫做“動態度量學習”。我們發現，以往的深度度量其實只蘊含一個刻度，例如僅僅區分人臉、行人是相似還是不相似。這樣的量具無論多精確，在實際使用中都是靈活不足、用途有限的。實際上，我們日常的量具通常具有動態范圍，例如尺子總是有多個刻度（例如1mm、1cm乃至10cm）來測量不同尺度的物體。我們認為，深度度量學習領域已經到了需要引入動態范圍的時候了。因為，視覺概念本身就有著不同的大小，“動物”、“植物”都對應大尺度，而“麋鹿”卻對應相對較小的尺度。在小尺度下，兩只麋鹿可能看上去很不一樣，但是在另一個大尺度下，同樣兩只麋鹿卻應該被認為非常相似。

本文使用加法器神經網絡（AdderNet）研究單圖像超分辨率問題。與卷積神經網絡相比，AdderNet利用加法來計算輸出特征，從而避免了傳統乘法運算的大量能耗。但是，由于計算范式的不同，很難將AdderNet在大規模圖像分類上的成功直接繼承到圖像超分辨率任務上。具體而言，加法器操作無法輕松學習身份映射，這對于圖像處理任務至關重要。此外，AdderNet無法確保高通濾波的功能。為此，我們徹底分析了加法器操作與身份映射之間的關系，并插入shortcuts方式以使用加法器網絡增強SR模型的性能。然后，我們開發了可學習的能量激活函數，用于調整特征分布和細化細節。在幾個基準模型和數據集上進行的實驗表明，我們使用AdderNets的圖像超分辨率模型可以實現與CNN基線相當的性能和視覺質量，并且能耗降低了約2倍。

//www.zhuanzhi.ai/paper/c49f1e5e686b73ed89d626bdd8ee7ecf

自監督學習已被廣泛應用于從未標記圖像中獲取可轉移的表示。特別是，最近的對比學習方法在下游圖像分類任務中表現出了令人印象深刻的性能。這些對比方法主要集中在語義保留變換下的圖像級上生成不變的全局表示，容易忽略局部表示的空間一致性，因此在目標檢測和實例分割等本地化任務的預處理中存在一定的局限性。此外，在現有的對比方法中使用的積極裁剪視圖可以最小化單個圖像中語義不同區域之間的表示距離。

在本文中，我們提出了一種用于多目標和特定位置任務的空間一致表示學習算法(SCRL)。特別地，我們設計了一個新的自監督目標，試圖根據幾何平移和縮放操作產生隨機裁剪局部區域的連貫空間表示。在使用基準數據集的各種下游定位任務上，提出的SCRL顯示了相對于圖像級監督前訓練和最先進的自監督學習方法的顯著性能改進。代碼將會被發布。

//www.zhuanzhi.ai/paper/86fc25415eef2e6e1ed9019494ce1fcf

//www.zhuanzhi.ai/paper/cc9fa0af60aee58e256bce07f15065a0

code:

本文是新加坡國立大學Qinbin Hou&Jiashi Feng等人在注意力機制方面的一次探索，針對如何有效提升移動網絡的卷積特征表達能力，以及通道注意力(如SE)機制能夠有效建模通道間相關性但忽視了位置信息的問題，提出了一種的新穎的注意力機制：Coordinate Attention。

Coordinate Attention通過水平與垂直方向注意力圖捕獲特征的遠程依賴關系，而且水平與垂直注意力還可以有效保持精確的位置信息。所提注意力集中的精確位置信息無論對于分類，還是檢測與分割而言都是一種非常重要的性能，因而所提注意力機制在圖像分類、目標檢測以及語義分割方面均取得了顯著的性能提升，尤其需要注意的是，所提注意力尤其適合于語義分割等稠密預測任務

移動網絡設計的近期研究表明：通道注意力(如Squeeze-and-Excitation)機制對于提升模型性能極為有效，但是忽略了位置信息，這對于生成空間選擇注意力圖非常重要。

針對通道注意力機制存在的上述問題，我們提出了一種用于移動網絡的新穎注意力機制：它將位置信息嵌入到通道注意力中，我們將其稱之為Coordinate Attention。不同于通道注意力將特征張量通過GAP轉換為特征向量，坐標注意力將通道注意力拆分為兩個1D特征編碼過程，分別沿著兩個空間方向集成特征。

通過這種處理，遠程相關性可以通過空間方向捕獲，于此同時，精確的位置信息可以通過另一個空間方向得以保持。所得到的特征圖分辨編碼為成對的方向相關注意力圖與通道注意力圖(兩者具有互補性)，并用于增強輸入特征以增廣目標的表達能力。

所提坐標注意力機制極為簡單，可以靈活嵌入到現有移動網絡(比如MobileNetV2, MobileN2Xt, EfficientNet)中，且幾乎不會導致額外的計算負載。

我們通過實驗證實：坐標注意力不僅有助于ImageNet分類，在下游任務(比如目標檢測、語義分割)上表達更佳。下圖給出了所提注意力與SE/CBAM在不同任務上的性能對比。

我們提出了自監督幾何感知(SGP)，這是第一個學習特征描述符進行對應匹配的通用框架，不需要任何真實的幾何模型標簽(例如，相機姿態，剛性轉換)。我們的第一個貢獻是將幾何感知形式化為一個優化問題，在給定大量視覺測量數據(如圖像、點云)的基礎上，聯合優化特征描述符和幾何模型。在這個優化公式下，我們展示了視覺領域的兩個重要的研究流，即魯棒模型擬合和深度特征學習，對應著優化未知變量的一個塊，同時固定另一個塊。這種分析自然引出了我們的第二個貢獻——SGP算法，它執行交替最小化來解決聯合優化。SGP迭代地執行兩個元算法:一個教師對已知的學習特征進行魯棒模型擬合以生成幾何偽標簽，一個學生在偽標簽的嘈雜監督下進行深度特征學習。作為第三個貢獻，我們將SGP應用于大規模真實數據集上的兩個感知問題，即MegaDepth上的相對相機姿態估計和3DMatch上的點云配準。我們證明，SGP達到了最先進的性能，與使用真實標簽訓練的受監督的模型相當。

我們研究了無監督的視頻表示學習，該學習旨在僅從未標記的視頻中學習運動和外觀特征，可以將其重用于下游任務，例如動作識別。然而，由于以下原因，這項任務極具挑戰性：1）視頻中的高度時空信息；2）缺少用于訓練的標記數據。與靜態圖像的表示學習不同，難以構造合適的自我監督任務來很好地對運動和外觀特征進行建模。最近，已經進行了幾種嘗試以通過視頻回放速度預測來學習視頻表示。但是，為視頻獲取精確的速度標簽并非易事。更關鍵的是，學習的模型可能傾向于集中于運動模式，因此可能無法很好地學習外觀特征。在本文中，我們觀察到相對回放速度與運動模式更加一致，從而為表示學習提供了更加有效和穩定的監督。因此，我們提出了一種感知播放速度并利用兩個視頻片段之間的相對速度作為標簽的新方法。這樣，我們就能很好地感知速度并學習更好的運動功能。此外，為了確保學習外觀特征，我們進一步提出了以外觀為中心的任務，其中我們強制執行模型以感知兩個視頻剪輯之間的外觀差異。我們表明，優化兩個任務可以共同持續改善兩個下游任務（即動作識別和視頻檢索）的性能。值得注意的是，對于UCF101數據集上的動作識別，在不使用標記數據進行預訓練的情況下，我們達到了93.7％的準確性，這優于ImageNet監督的預訓練模型。

//arxiv.org/abs/2011.07949

圖神經網絡(gnn)的優勢在于對結構化數據的拓撲信息進行顯式建模。然而，現有的gnn在獲取層次圖表示方面的能力有限，而層次圖表示在圖形分類中起著重要的作用。本文創新性地提出了層次圖膠囊網絡(HGCN)，該網絡可以聯合學習節點嵌入和提取圖的層次結構。具體地說，解糾纏圖膠囊是通過識別每個節點下的異構因素建立的，這樣它們的實例化參數代表同一實體的不同屬性。為了學習層次表示，HGCN通過顯式地考慮部件之間的結構信息，刻畫了低層膠囊(部分)和高層膠囊(整體)之間的部分-整體關系。實驗研究證明了HGCN算法的有效性和各組成部分的貢獻。

//www.zhuanzhi.ai/paper/c9930a15b45547cafbee90db8c5612aa