As an important and challenging problem in computer vision, PAnoramic Semantic Segmentation (PASS) gives complete scene perception based on an ultra-wide angle of view. Usually, prevalent PASS methods with 2D panoramic image input focus on solving image distortions but lack consideration of the 3D properties of original $360^{\circ}$ data. Therefore, their performance will drop a lot when inputting panoramic images with the 3D disturbance. To be more robust to 3D disturbance, we propose our Spherical Geometry-Aware Transformer for PAnoramic Semantic Segmentation (SGAT4PASS), considering 3D spherical geometry knowledge. Specifically, a spherical geometry-aware framework is proposed for PASS. It includes three modules, i.e., spherical geometry-aware image projection, spherical deformable patch embedding, and a panorama-aware loss, which takes input images with 3D disturbance into account, adds a spherical geometry-aware constraint on the existing deformable patch embedding, and indicates the pixel density of original $360^{\circ}$ data, respectively. Experimental results on Stanford2D3D Panoramic datasets show that SGAT4PASS significantly improves performance and robustness, with approximately a 2% increase in mIoU, and when small 3D disturbances occur in the data, the stability of our performance is improved by an order of magnitude. Our code and supplementary material are available at https://github.com/TencentARC/SGAT4PASS.


翻译:作为计算机视觉中一个重要且具有挑战性的问题,全景语义分割(PASS)基于超宽视角提供完整的场景感知。通常,以二维全景图像输入为主的PASS方法致力于解决图像畸变问题,但缺乏对原始$360^{\circ}$数据三维属性的考虑。因此,当输入存在三维扰动的全景图像时,其性能会大幅下降。为增强对三维扰动的鲁棒性,本文提出面向全景语义分割的球面几何感知Transformer(SGAT4PASS),该模型融合了三维球面几何知识。具体而言,我们设计了一个适用于PASS的球面几何感知框架,该框架包含三个模块:球面几何感知图像投影、球形可变形块嵌入以及全景感知损失函数。其中,球面几何感知图像投影考虑带三维扰动的输入图像,球形可变形块嵌入在现有可变形块嵌入基础上增加了球面几何约束,全景感知损失函数则指示原始$360^{\circ}$数据的像素密度。在Stanford2D3D全景数据集上的实验结果表明,SGAT4PASS显著提升了性能与鲁棒性,mIoU提升约2%;当数据中出现轻微三维扰动时,性能稳定性提升了一个数量级。我们的代码和补充材料可在https://github.com/TencentARC/SGAT4PASS获取。

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