In this paper, we propose a new pre-training method for image understanding tasks under Curriculum Learning (CL) paradigm which leverages RGB-D. The method utilizes Multi-Modal Contrastive Masked Autoencoder and Denoising techniques. Recent approaches either use masked autoencoding (e.g., MultiMAE) or contrastive learning(e.g., Pri3D, or combine them in a single contrastive masked autoencoder architecture such as CMAE and CAV-MAE. However, none of the single contrastive masked autoencoder is applicable to RGB-D datasets. To improve the performance and efficacy of such methods, we propose a new pre-training strategy based on CL. Specifically, in the first stage, we pre-train the model using contrastive learning to learn cross-modal representations. In the second stage, we initialize the modality-specific encoders using the weights from the first stage and then pre-train the model using masked autoencoding and denoising/noise prediction used in diffusion models. Masked autoencoding focuses on reconstructing the missing patches in the input modality using local spatial correlations, while denoising learns high frequency components of the input data. Our approach is scalable, robust and suitable for pre-training with limited RGB-D datasets. Extensive experiments on multiple datasets such as ScanNet, NYUv2 and SUN RGB-D show the efficacy and superior performance of our approach. Specifically, we show an improvement of +1.0% mIoU against Mask3D on ScanNet semantic segmentation. We further demonstrate the effectiveness of our approach in low-data regime by evaluating it for semantic segmentation task against the state-of-the-art methods.


翻译:本文提出了一种基于课程学习(CL)范式、利用RGB-D数据的图像理解任务预训练新方法。该方法结合了多模态对比掩码自编码器与去噪技术。现有方法通常单独使用掩码自编码(如MultiMAE)或对比学习(如Pri3D),或在单一对比掩码自编码器架构中结合两者(如CMAE和CAV-MAE),但尚无适用于RGB-D数据集的单一对比掩码自编码器方案。为提升此类方法的性能与效能,我们提出基于CL的新预训练策略:第一阶段通过对比学习预训练模型以学习跨模态表征;第二阶段使用第一阶段权重初始化模态专用编码器,继而通过掩码自编码及扩散模型采用的去噪/噪声预测技术进行预训练。掩码自编码侧重于利用局部空间相关性重建输入模态中的缺失图像块,而去噪则学习输入数据的高频分量。本方法具有可扩展性、鲁棒性,适用于有限RGB-D数据集的预训练。在ScanNet、NYUv2和SUN RGB-D等多个数据集上的大量实验验证了本方法的有效性与优越性能:在ScanNet语义分割任务中较Mask3D提升+1.0% mIoU;通过低数据场景下的语义分割任务与前沿方法对比,进一步证明了本方法的有效性。

0
下载
关闭预览

相关内容

自动编码器是一种人工神经网络,用于以无监督的方式学习有效的数据编码。自动编码器的目的是通过训练网络忽略信号“噪声”来学习一组数据的表示(编码),通常用于降维。与简化方面一起,学习了重构方面,在此,自动编码器尝试从简化编码中生成尽可能接近其原始输入的表示形式,从而得到其名称。基本模型存在几种变体,其目的是迫使学习的输入表示形式具有有用的属性。自动编码器可有效地解决许多应用问题,从面部识别到获取单词的语义。
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
21+阅读 · 2019年3月25日
VIP会员
最新内容
【CMU博士论文】物理世界的视觉感知与深度理解
伊朗战争停火期间美军关键弹药状况分析
专知会员服务
8+阅读 · 4月22日
电子战革命:塑造战场的十年突破(2015–2025)
人工智能即服务与未来战争(印度视角)
专知会员服务
3+阅读 · 4月22日
《美国战争部2027财年军事人员预算》
专知会员服务
2+阅读 · 4月22日
伊朗战争中的电子战
专知会员服务
5+阅读 · 4月22日
大语言模型平台在国防情报应用中的对比
专知会员服务
9+阅读 · 4月22日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员