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【知识星球】视频分析/光流估计网络系列上线

 有三AI 2020-11-27

欢迎大家来到《知识星球》专栏,这两天有三AI知识星球会更新一些光流估计相关的网络介绍,在视频分析等任务中,光流有着举足轻重的地位。

作者&编辑 | 言有三

有三AI知识星球-网络结构1000变

FlowNet 2.0

FlowNet是首个使用CNN来预测光流的网络,其效果还是不如最好的传统算法,FlowNet 2.0则是该算法的进阶版,只增加了少量的计算量,有更平滑的预测结果,更精细的细节,取得了与最好的传统算法持平的结果。

作者/编辑 言有三

网络结构如上,可以看出这是一个级联的形式,第一个网络是FlowNetC网络,它的输出就是光流,然后作为下一个网络FlowNetS的输入。

FlowNetS的输入还包括Image1,Image2,Image2基于预测出来的光流完成的变换,以及Image1和Image2基于预测出来的光流完成的变换的差值,总计5个输入,串接两个这样的FlowNetS模块。

FlowNetC和FlowNetS的具体结构大家可以看上一期FlowNetS的介绍。

最后我们再看一下图中的FlowNet-SD那一块到底是什么。

不管是Chairs还是Things3D,其中的运动幅度都是比较大的,而真实数据的运动位移很小,这就导致训练出来的模型在真实数据集上表现差,细不精度低,如下图左图。

FlowNet-SD就是用于改进这一点的,它使用更小的卷积核和步长,具体配置如下:

除了结构上的不同,FlowNet2.0与FlowNet在数据的使用上也不同,增加了3D的训练数据集FlyingThings3D,可以看成是之前使用的Chairs的3D版,但是包含了真实的3D运动和光照变换。

如何和原来的2D数据集一起使用是个大问题,文章中测试了4种组合,即单独使用Chairs(22k)、单独使用Things3D(22k)、两者混合(从44k中采样出22k)以及先用Chairs预训练再用Things3D微调的方案。

学习率的调整也用了两种配置,如下:

可知一种学习率下降较快,另一种下降较慢,使用了两步方案,那么结果如何呢

如上,可以知道数据集的使用方法和学习率策略都是有影响的,这就比较需要经验了。如果只使用3D数据集,效果还不如2D数据集,这大概率说明训练太难了。

总的说来,FlowNet2的网络结构非常复杂,一点都不优雅。

以下是现实场景的光流预测结果,可以看出FlowNet2的结果非常的优秀,在精度和计算量上相比其他方法有明显优势。

[1] Ilg E, Mayer N, Saikia T, et al. Flownet 2.0: Evolution of optical flow estimation with deep networks[C]//Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition. 2017: 2462-2470.

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