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计算机视觉中,什么是上下文信息(contextual information)?

新机器视觉  · 公众号  ·  · 2024-11-27 15:58

主要观点总结

本文主要探讨了计算机视觉中的上下文信息,特别是在伪装目标分割中的应用。上下文信息结合局部和全局特征,帮助模型更准确地理解图像内容。

关键观点总结

关键观点1: 上下文信息的定义

上下文信息是指一个像素或一个小区域周围的环境或背景信息,包括全局的语义和结构线索。

关键观点2: 局部信息与全局信息的结合

局部信息关注小区域或像素点的特征,而全局信息涉及整个图像的内容。上下文信息是两者的结合,提供更全面的语义线索。

关键观点3: 上下文信息在伪装目标分割中的重要性

在伪装目标分割中,上下文信息对于区分目标和背景至关重要,因为目标往往与背景高度相似。

关键观点4: 如何从卷积网络中获取上下文信息

获取上下文信息的方法包括使用较大的卷积核、特征金字塔结构和注意力机制。


正文


在计算机视觉中,上下文信息(contextual information)是指一个像素或一个小区域周围的环境或背景信息,它帮助模型理解图像中对象的相对位置、大小、形状,以及与其他对象的关系。上下文信息在图像中提供了全局的语义和结构线索,使模型不仅依赖局部细节,而且能够考虑整个场景或图像的大局。

上下文信息的具体含义

局部与全局信息的结合:

局部信息: 这是指某个小区域或某个像素点的特征。通过小的卷积核(如 1×1 或 3×3),模型能够捕捉到非常细致的局部特征,比如纹理、边缘和颜色等。然而,局部信息可能不足以分辨复杂的目标,特别是在背景与目标非常相似的伪装场景中。

全局信息 :这包括了整个图像的更大范围的内容,例如对象之间的关系、场景的布局、光照和形状等。通过较大的卷积核(如 5×5 或 7×7),或通过全局池化操作,模型可以捕获更广泛的语义线索。全局信息帮助模型了解目标在图像中的整体位置和背景环境。

上下文信息 就是这两者的结合,它通过提供局部和全局的相互关系,让模型能够更好地进行推理。对于伪装目标分割来说,上下文信息尤其重要,因为伪装目标的边界模糊,局部信息很难完全区分目标和背景,模型需要结合全局语义线索来确认目标的存在。

空间上的上下文信息:

在图像中,某个像素点或区域的含义往往依赖于它的周围区域。例如:

在自然场景中,某个像素可能是树叶,但它的背景是天空还是地面决定了树叶的相对位置和大小。

在伪装目标分割任务中,目标与背景颜色相似,因此单靠某个像素的颜色特征很难确定是否是目标。通过上下文信息,模型可以根据周围的区域进行判断,结合大范围的语义信息推断出目标的位置和轮廓。

语义上的上下文信息:

语义上下文指的是对象之间的逻辑和语义关系。例如:

在一张图像中,如果看到沙发,模型可能也会在上下文中预期看到桌子或椅子,这就是语义上的关联。

在伪装场景中,目标通常与背景有语义上的联系(例如动物与其自然栖息地)。上下文信息能够帮助模型基于这些全局线索推断目标。

上下文信息在 Camouflaged Object Segmentation 中的作用

伪装目标分割(COS)中 ,目标往往和背景高度相似,模型单靠局部特征(如颜色、纹理)可能无法区分目标和背景。这时,上下文信息的引入变得至关重要:

边界模糊的分割: 伪装目标通常与背景颜色、纹理接近,模型需要通过上下文信息来推断出可能的目标位置。例如,通过全局场景的信息(背景的特征、目标和背景的语义关系)来确定目标的边界。

捕捉目标与背景的全局关系: 通过上下文信息,模型能够理解目标和背景的关系,甚至可能通过背景的特征来间接分割目标。这在目标与背景高度融合的情况下尤其有效。

减少误检: 由于背景复杂,上下文信息可以帮助模型排除一些局部特征的干扰,避免将背景误认为是目标。

如何从卷积网络中获取上下文信息

较大的卷积核: 如 5×5 或更大的卷积核可以覆盖更大的感受野,能够提取出更多的全局信息,获取图像的上下文。

特征金字塔结构: 如 FPN,通过逐层上采样与特征融合,结合了不同尺度的特征,使得模型能够同时利用局部和全局信息。







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