论文笔记 《ScribbleSup Scribble-Supervised Convolutional Networks for Semantic Segmentation》

这篇论文提出一种弱监督语义分割算法,仅仅使用scribble 标注. 该算法首先使用图模型(GrubCut)从scibble传播信息到未标注的像素,然后可以使用全卷积神经网络(FCN)的框架进行像素级别的预测. 整个学习的过程在传播信息和训练FCN之间交替进行. 因此该算法可以简单地认为是 GrubCut 和 FCN 的结合.

PDF 项目

学习的整体框架

Scrrible-SUP 学习

Task1: 该算法要从scibble传播信息到未标注的像素 方案:GrubCut

Task2: 该算法要学习一个卷积神经网络以便进行像素级别的预测 方案:FCN
目标函数:

该目标函数包含两部分,第一项是单个超像素的一元项,第二项是关于一对超像素的pairwise 项.

一元项包括两部分,第一部分基于 scribble 的信息,定义如下:

第一个条件:如果一个超像素和scribble 重合,该超像素被赋予标记 c_k, cost 为0.
第二个条件:如果一个超像素和任意的scribble 没有重合,该像素被等可能的给予任何可能的标记.

第二部分是基于FCN 的网络输出,定义为 所有像素对数概率的和.

Pairwise 项建模两个超像素的相似性. 相似性在本文中用颜色和文理的直方图来量化.

临近的超像素给予不同的标记,如果他们在颜色和纹理方面比较接近,则会有较高的 cost.

交替优化

实验结果

Strategies of utilizing scribbles
两阶段的方法: 基于Scribble 直接使用GrubCut, Lazysnapping 生成Masks, 然后使用 FCN 的框架训练.

本文方法(Mean IoU:63.1%)比两阶段的方法高 10%.

Sensitivities to scribble quality

使用不同长度的 scribble. 结果表明该方法对 scribble 的质量是十分稳健, 特别是当 scribble 缩小到一个点时,任然有 51.6% 的score.

Comparisons with other weakly-supervised methods

Comparisons with using masks


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