Despite impressive performance for high-level downstream tasks, self-supervised pre-training methods have not yet fully delivered on dense geometric vision tasks such as stereo matching or optical flow. The application of selfsupervised concepts, such as instance discrimination or masked image modeling, to geometric tasks is an active area of research. In this work, we build on the recent crossview completion framework, a variation of masked image modeling that leverages a second view from the same scene which makes it well suited for binocular downstream tasks. The applicability of this concept has so far been limited in at least two ways: (a) by the difficulty of collecting realworld image pairs -- in practice only synthetic data have been used -- and (b) by the lack of generalization of vanilla transformers to dense downstream tasks for which relative position is more meaningful than absolute position. We explore three avenues of improvement: first, we introduce a method to collect suitable real-world image pairs at large scale. Second, we experiment with relative positional embeddings and show that they enable vision transformers to perform substantially better. Third, we scale up vision transformer based cross-completion architectures, which is made possible by the use of large amounts of data. With these improvements, we show for the first time that stateof-the-art results on stereo matching and optical flow can be reached without using any classical task-specific techniques like correlation volume, iterative estimation, image warping or multi-scale reasoning, thus paving the way towards universal vision models.


翻译:尽管自监督预训练方法在高层次下游任务中表现卓越,但其在立体匹配或光流等密集几何视觉任务中尚未充分展现潜力。将实例判别或掩码图像建模等自监督概念应用于几何任务仍是活跃的研究领域。本研究基于近期提出的跨视图补全框架——一种利用同一场景第二视角的掩码图像建模变体,该框架天然适配双目下游任务。然而该概念的实用性至今仍受限于两方面:(a)真实世界图像对采集的困难性——实践中仅能使用合成数据;(b)基础Transformer架构对密集下游任务的泛化不足——此时相对位置比绝对位置更具意义。我们探索三个改进方向:首先,提出大规模采集真实世界图像对的方法;其次,实验相对位置嵌入并证明其能显著提升视觉Transformer性能;第三,基于大规模数据支撑,扩展视觉Transformer跨视图补全架构规模。通过上述改进,我们首次证明无需使用相关性体素、迭代估计、图像扭曲或多尺度推理等传统任务特定技术,即可在立体匹配与光流任务上达到最先进水平,为通用视觉模型铺平道路。

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