准确的运动和深度恢复对于包括自动驾驶在内的许多机器人视觉任务很重要。以前的大多数研究都通过预定义的损失函数或跨域预测实现了合作的多任务相互作用。本文提出了一种多任务方案，该方案通过我们的流动深度（F2D），深度流动（D2F）和指数移动平均值（EMA）来实现相互帮助。 F2D和D2F机制可以基于可区分的浅网，可以在光流和深度域之间进行多尺度信息集成。双头机制用于基于分裂方式的刚性和非刚性运动来预测光流，从而显着改善了光流估计的性能。此外，为了使预测更加稳健和稳定，EMA用于我们的多任务培训。 KITTI数据集的实验结果表明，我们的多任务方案优于其他多任务方案，并为预测结果提供了明显的改进。

自我监督的单眼深度估计使机器人能够从原始视频流中学习3D感知。假设世界主要是静态的，这种可扩展的方法利用了投射的几何形状和自我运动来通过视图综合学习。在自主驾驶和人类机器人相互作用中常见的动态场景违反了这一假设。因此，它们需要明确建模动态对象，例如通过估计像素3D运动，即场景流。但是，同时对深度和场景流的自我监督学习是不适合的，因为有许多无限的组合导致相同的3D点。在本文中，我们提出了一种草稿，这是一种通过将合成数据与几何自学意识相结合的新方法，能够共同学习深度，光流和场景流。在木筏架构的基础上，我们将光流作为中间任务，以通过三角剖分来引导深度和场景流量学习。我们的算法还利用任务之间的时间和几何一致性损失来改善多任务学习。我们的草案在标准Kitti基准的自我监督的单眼环境中，同时在所有三个任务中建立了新的最新技术状态。项目页面：https：//sites.google.com/tri.global/draft。

作为许多自主驾驶和机器人活动的基本组成部分，如自我运动估计，障碍避免和场景理解，单眼深度估计（MDE）引起了计算机视觉和机器人社区的极大关注。在过去的几十年中，已经开发了大量方法。然而，据我们所知，对MDE没有全面调查。本文旨在通过审查1970年至2021年之间发布的197个相关条款来弥补这一差距。特别是，我们为涵盖各种方法的MDE提供了全面的调查，介绍了流行的绩效评估指标并汇总公开的数据集。我们还总结了一些代表方法的可用开源实现，并比较了他们的表演。此外，我们在一些重要的机器人任务中审查了MDE的应用。最后，我们通过展示一些有希望的未来研究方向来结束本文。预计本调查有助于读者浏览该研究领域。

We propose GeoNet, a jointly unsupervised learning framework for monocular depth, optical flow and egomotion estimation from videos. The three components are coupled by the nature of 3D scene geometry, jointly learned by our framework in an end-to-end manner. Specifically, geometric relationships are extracted over the predictions of individual modules and then combined as an image reconstruction loss, reasoning about static and dynamic scene parts separately. Furthermore, we propose an adaptive geometric consistency loss to increase robustness towards outliers and non-Lambertian regions, which resolves occlusions and texture ambiguities effectively. Experimentation on the KITTI driving dataset reveals that our scheme achieves state-of-the-art results in all of the three tasks, performing better than previously unsupervised methods and comparably with supervised ones.

Photometric differences are widely used as supervision signals to train neural networks for estimating depth and camera pose from unlabeled monocular videos. However, this approach is detrimental for model optimization because occlusions and moving objects in a scene violate the underlying static scenario assumption. In addition, pixels in textureless regions or less discriminative pixels hinder model training. To solve these problems, in this paper, we deal with moving objects and occlusions utilizing the difference of the flow fields and depth structure generated by affine transformation and view synthesis, respectively. Secondly, we mitigate the effect of textureless regions on model optimization by measuring differences between features with more semantic and contextual information without adding networks. In addition, although the bidirectionality component is used in each sub-objective function, a pair of images are reasoned about only once, which helps reduce overhead. Extensive experiments and visual analysis demonstrate the effectiveness of the proposed method, which outperform existing state-of-the-art self-supervised methods under the same conditions and without introducing additional auxiliary information.

在本文中，我们提出了USEGSCENE，该框架用于使用卷积神经网络对立体声相机图像的深度，光流和自我感动的无监督学习。我们的框架利用语义信息来改善深度和光流图的正则化，多模式融合和遮挡填充考虑动态刚性对象运动作为独立的SE（3）转换。此外，我们与纯照相匹配匹配互补，我们提出了连续图像之间语义特征，像素类别和对象实例边界的匹配。与以前的方法相反，我们提出了一个网络体系结构，该网络体系结构可以使用共享编码器共同预测所有输出，并允许在任务域上传递信息，例如，光流的预测可以从深度的预测中受益。此外，我们明确地了解网络内部的深度和光流遮挡图，这些图被利用，以改善这些区域的预测。我们在流行的Kitti数据集上介绍了结果，并表明我们的方法以大幅度的优于其他方法。

深度和自我运动估计对于自主机器人和自主驾驶的本地化和导航至关重要。最近的研究可以从未标记的单像素视频中学习每个像素深度和自我运动。提出了一种新颖的无监督培训框架，使用显式3D几何进行3D层次细化和增强。在该框架中，深度和姿势估计在分层和相互耦合以通过层改进估计的姿势层。通过用估计的深度和粗姿势翘曲图像中的像素来提出和合成中间视图图像。然后，可以从新视图图像和相邻帧的图像估计残差变换以改进粗糙姿势。迭代细化在本文中以可分散的方式实施，使整个框架均匀优化。同时，提出了一种新的图像增强方法来综合新视图图像来施加姿势估计，这创造性地增强了3D空间中的姿势，而是获得新的增强2D图像。 Kitti的实验表明，我们的深度估计能够实现最先进的性能，甚至超过最近利用其他辅助任务的方法。我们的视觉内径术优于所有最近无监督的单眼学习的方法，并实现了基于几何的方法，ORB-SLAM2的竞争性能，具有后端优化。

在本文中，通过以自我监督的方式将基于几何的方法纳入深度学习架构来实现强大的视觉测量（VO）的基本问题。通常，基于纯几何的算法与特征点提取和匹配中的深度学习不那么稳健，但由于其成熟的几何理论，在自我运动估计中表现良好。在这项工作中，首先提出了一种新颖的光学流量网络（PANET）内置于位置感知机构。然后，提出了一种在没有典型网络的情况下共同估计深度，光学流动和自我运动来学习自我运动的新系统。所提出的系统的关键组件是一种改进的束调节模块，其包含多个采样，初始化的自我运动，动态阻尼因子调整和Jacobi矩阵加权。另外，新颖的相对光度损耗函数先进以提高深度估计精度。该实验表明，所提出的系统在基于基于基于基于基于基于基于基于学习的基于学习的方法之间的深度，流量和VO估计方面不仅优于其他最先进的方法，而且与几何形状相比，也显着提高了鲁棒性 - 基于，基于学习和混合VO系统。进一步的实验表明，我们的模型在挑战室内（TMU-RGBD）和室外（KAIST）场景中实现了出色的泛化能力和性能。

在本文中，我们提出了一种新颖的自我监督方法，可以预测未来，未观察到的现实世界中的深度估计。这项工作是第一个探索自我监督的学习，以估计视频未来未观察到的框架的单眼深度。现有作品依靠大量带注释的样本来生成对看不见框架深度的概率预测。但是，由于需要大量注释的视频样本，因此这使它变得不现实。此外，案件的概率性质，其中一个过去可能会有多个未来结果通常会导致深度估计不正确。与以前的方法不同，我们将未观察到的框架的深度估计作为视图合成问题进行建模，该问题将看不见的视频框架的深度估计视为辅助任务，同时使用学识渊博的姿势将视图恢复回去。这种方法不仅具有成本效益 - 我们不使用任何基础真相深度进行培训（因此实用），而且不使用确定性（过去的框架映射到不久的将来）。为了解决此任务，我们首先开发了一个新颖的深度预测网络DEFNET，该深度通过预测潜在特征来估计未观察到的未来的深度。其次，我们开发了基于渠道注意的姿势估计网络，该网络估计未观察到的框架的姿势。使用这个学到的姿势，将估计的深度图重建回图像域，从而形成一个自我监督的解决方案。我们提出的方法在短期和中期预测环境中与最先进的替代方案相比，ABS REL度量的重大改善，在Kitti和CityScapes上标有标准。代码可从https://github.com/sauradip/depthforecasting获得

Recent works have shown that optical flow can be learned by deep networks from unlabelled image pairs based on brightness constancy assumption and smoothness prior. Current approaches additionally impose an augmentation regularization term for continual self-supervision, which has been proved to be effective on difficult matching regions. However, this method also amplify the inevitable mismatch in unsupervised setting, blocking the learning process towards optimal solution. To break the dilemma, we propose a novel mutual distillation framework to transfer reliable knowledge back and forth between the teacher and student networks for alternate improvement. Concretely, taking estimation of off-the-shelf unsupervised approach as pseudo labels, our insight locates at defining a confidence selection mechanism to extract relative good matches, and then add diverse data augmentation for distilling adequate and reliable knowledge from teacher to student. Thanks to the decouple nature of our method, we can choose a stronger student architecture for sufficient learning. Finally, better student prediction is adopted to transfer knowledge back to the efficient teacher without additional costs in real deployment. Rather than formulating it as a supervised task, we find that introducing an extra unsupervised term for multi-target learning achieves best final results. Extensive experiments show that our approach, termed MDFlow, achieves state-of-the-art real-time accuracy and generalization ability on challenging benchmarks. Code is available at https://github.com/ltkong218/MDFlow.

我们提出了场景运动的新颖双流表示，将光流分​​解为由摄像机运动引起的静态流场和另一个由场景中对象的运动引起的动态流场。基于此表示形式，我们提出了一个动态的大满贯，称为Deflowslam，它利用图像中的静态和动态像素来求解相机的姿势，而不是像其他动态SLAM系统一样简单地使用静态背景像素。我们提出了一个动态更新模块，以一种自我监督的方式训练我们的Deflowslam，其中密集的束调节层采用估计的静态流场和由动态掩码控制的权重，并输出优化的静态流动场的残差，相机姿势的残差，和反度。静态和动态流场是通过将当前图像翘曲到相邻图像来估计的，并且可以通过将两个字段求和来获得光流。广泛的实验表明，在静态场景和动态场景中，Deflowslam可以很好地推广到静态和动态场景，因为它表现出与静态和动态较小的场景中最先进的Droid-Slam相当的性能，同时在高度动态的环境中表现出明显优于Droid-Slam。代码和数据可在项目网页上找到：\ urlstyle {tt} \ textColor {url_color} {\ url {https://zju3dv.github.io/deflowslam/}}}。

场景流表示3D空间中点的运动，这是代表2D图像中像素运动的光流的对应物。但是，很难在真实场景中获得场景流的基础真理，并且最近的研究基于培训的合成数据。因此，如何基于实际数据训练场景流网络具有无监督的方法表现出至关重要的意义。本文提出了一种针对场景流的新颖无监督学习方法，该方法利用了单眼相机连续的两个帧的图像，而没有场景流的地面真相进行训练。我们的方法实现了一个目标，即训练场景流通过现实世界数据弥合了训练数据和测试数据之间的差距，并扩大了可用数据的范围以进行培训。本文无监督的场景流程学习主要由两个部分组成：（i）深度估计和摄像头姿势估计，以及（ii）基于四个不同损失功能的场景流估计。深度估计和相机姿势估计获得了两个连续帧之间的深度图和摄像头，这为下一个场景流估计提供了更多信息。之后，我们使用了深度一致性损失，动态静态一致性损失，倒角损失和拉普拉斯正规化损失来对场景流网络进行无监督的训练。据我们所知，这是第一篇意识到从单眼摄像机流动的3D场景流程的无监督学习的论文。 Kitti上的实验结果表明，与传统方法迭代最接近点（ICP）和快速全球注册（FGR）相比，我们无监督学习场景学习的方法符合表现出色。源代码可在以下网址获得：https：//github.com/irmvlab/3dunmonoflow。

自我监督的单眼深度估计是一种有吸引力的解决方案，不需要难以供应的深度标签进行训练。卷积神经网络（CNN）最近在这项任务中取得了巨大成功。但是，他们的受欢迎的领域有限地限制了现有的网络体系结构，以便在本地进行推理，从而抑制了自我监督范式的有效性。鉴于Vision Transformers（VIT）最近取得的成功，我们提出了Monovit，这是一个崭新的框架，结合了VIT模型支持的全球推理以及自我监督的单眼深度估计的灵活性。通过将普通的卷积与变压器块相结合，我们的模型可以在本地和全球范围内推理，从而在较高的细节和准确性上产生深度预测，从而使MonoVit可以在已建立的Kitti数据集中实现最先进的性能。此外，Monovit证明了其在其他数据集（例如Make3D和Drivingstereo）上的出色概括能力。

在接受高质量的地面真相（如LiDAR数据）培训时，监督的学习深度估计方法可以实现良好的性能。但是，LIDAR只能生成稀疏的3D地图，从而导致信息丢失。每个像素获得高质量的地面深度数据很难获取。为了克服这一限制，我们提出了一种新颖的方法，将有前途的平面和视差几何管道与深度信息与U-NET监督学习网络相结合的结构信息结合在一起，与现有的基于流行的学习方法相比，这会导致定量和定性的改进。特别是，该模型在两个大规模且具有挑战性的数据集上进行了评估：Kitti Vision Benchmark和CityScapes数据集，并在相对错误方面取得了最佳性能。与纯深度监督模型相比，我们的模型在薄物体和边缘的深度预测上具有令人印象深刻的性能，并且与结构预测基线相比，我们的模型的性能更加强大。

We address the problem of depth and ego-motion estimation from image sequences. Recent advances in the domain propose to train a deep learning model for both tasks using image reconstruction in a self-supervised manner. We revise the assumptions and the limitations of the current approaches and propose two improvements to boost the performance of the depth and ego-motion estimation. We first use Lie group properties to enforce the geometric consistency between images in the sequence and their reconstructions. We then propose a mechanism to pay an attention to image regions where the image reconstruction get corrupted. We show how to integrate the attention mechanism in the form of attention gates in the pipeline and use attention coefficients as a mask. We evaluate the new architecture on the KITTI datasets and compare it to the previous techniques. We show that our approach improves the state-of-the-art results for ego-motion estimation and achieve comparable results for depth estimation.

Monocular depth estimation has been actively studied in fields such as robot vision, autonomous driving, and 3D scene understanding. Given a sequence of color images, unsupervised learning methods based on the framework of Structure-From-Motion (SfM) simultaneously predict depth and camera relative pose. However, dynamically moving objects in the scene violate the static world assumption, resulting in inaccurate depths of dynamic objects. In this work, we propose a new method to address such dynamic object movements through monocular 3D object detection. Specifically, we first detect 3D objects in the images and build the per-pixel correspondence of the dynamic pixels with the detected object pose while leaving the static pixels corresponding to the rigid background to be modeled with camera motion. In this way, the depth of every pixel can be learned via a meaningful geometry model. Besides, objects are detected as cuboids with absolute scale, which is used to eliminate the scale ambiguity problem inherent in monocular vision. Experiments on the KITTI depth dataset show that our method achieves State-of-The-Art performance for depth estimation. Furthermore, joint training of depth, camera motion and object pose also improves monocular 3D object detection performance. To the best of our knowledge, this is the first work that allows a monocular 3D object detection network to be fine-tuned in a self-supervised manner.

通过探索跨视图一致性，例如，光度计一致性和3D点云的一致性，在自我监督的单眼深度估计（SS-MDE）中取得了显着进步。但是，它们非常容易受到照明差异，遮挡，无纹理区域以及移动对象的影响，使它们不够强大，无法处理各种场景。为了应对这一挑战，我们在本文中研究了两种强大的跨视图一致性。首先，相邻帧之间的空间偏移场是通过通过可变形对齐来从其邻居重建参考框架来获得的，该比对通过深度特征对齐（DFA）损失来对齐时间深度特征。其次，计算每个参考框架及其附近框架的3D点云并转换为体素空间，在其中计算每个体素中的点密度并通过体素密度比对（VDA）损耗对齐。通过这种方式，我们利用了SS-MDE的深度特征空间和3D体素空间的时间连贯性，将“点对点”对齐范式转移到“区域到区域”。与光度一致性损失以及刚性点云对齐损失相比，由于深度特征的强大代表能力以及对上述挑战的素密度的高公差，提出的DFA和VDA损失更加强大。几个户外基准的实验结果表明，我们的方法的表现优于当前最新技术。广泛的消融研究和分析验证了拟议损失的有效性，尤其是在具有挑战性的场景中。代码和型号可在https://github.com/sunnyhelen/rcvc-depth上找到。

在本文中，我们研究了从同步2D和3D数据共同估计光流量和场景流的问题。以前的方法使用复杂的管道，将联合任务分成独立阶段，或以“早期融合”或“迟到的”方式“的熔断器2D和3D信息。这种单尺寸适合的方法遭受了未能充分利用每个模态的特征的困境，或者最大化模态互补性。为了解决这个问题，我们提出了一个新的端到端框架，称为Camliflow。它由2D和3D分支组成，在特定层之间具有多个双向连接。与以前的工作不同，我们应用基于点的3D分支以更好地提取几何特征，并设计一个对称的学习操作员以保险熔断致密图像特征和稀疏点特征。我们还提出了一种转换，以解决3D-2D投影的非线性问题。实验表明，Camliflow以更少的参数实现了更好的性能。我们的方法在Kitti场景流基准上排名第一，表现出以1/7参数的前一篇文章。代码将可用。

来自运动（SFM）的结构和地面相同估计对自动驾驶和其他机器人应用至关重要。最近，使用深神经网络分别用于SFM和同住估计的深度神经网络。然而，直接应用用于地面平面的现有方法可能会失败，因为道路通常是场景的一小部分。此外，深度SFM方法的性能仍然不如传统方法。在本文中，我们提出了一种方法，了解到以端到端的方式解决这两种问题，提高两者的性能。所提出的网络由深度CNN，姿势CNN和地面CNN组成。分别深度CNN和姿势 - CNN估计致密深度图和自我运动，求解SFM，而姿势 - CNN和地下CNN，接着是相同的相同层求解地面估计问题。通过强制SFM和同情侣估计结果之间的一致性，可以使用除了由搁板分段器提供的道路分割之外的光度损耗和单独的损耗来训练整个网络以结束到结束。综合实验是在基蒂基准上进行的，与各种最先进的方法相比，展示了有希望的结果。

结合同时定位和映射（SLAM）估计和动态场景建模可以高效地在动态环境中获得机器人自主权。机器人路径规划和障碍避免任务依赖于场景中动态对象运动的准确估计。本文介绍了VDO-SLAM，这是一种强大的视觉动态对象感知SLAM系统，用于利用语义信息，使得能够在场景中进行准确的运动估计和跟踪动态刚性物体，而无需任何先前的物体形状或几何模型的知识。所提出的方法识别和跟踪环境中的动态对象和静态结构，并将这些信息集成到统一的SLAM框架中。这导致机器人轨迹的高度准确估计和对象的全部SE（3）运动以及环境的时空地图。该系统能够从对象的SE（3）运动中提取线性速度估计，为复杂的动态环境中的导航提供重要功能。我们展示了所提出的系统对许多真实室内和室外数据集的性能，结果表明了对最先进的算法的一致和实质性的改进。可以使用源代码的开源版本。