[读paper]TAUDL-利用Tracklet进行无监督行人重识别

TLNR

  • 根据行人一般在视频中的行走特点,设立规则抓取行人的tracklet,给每个tracklet分配一个伪标签。
  • 每个摄像头下有好多个伪标签,先不管跨摄像头有可能为同个人,按这样的伪标签训练一个视觉分类器。训练过程共享权重
  • 同时在训练上面的过程中,为了解决跨摄像头有可能为同个人的问题,进行聚类,取top-k个作为同样的id, 剩下图片为不同id,之后借鉴SNE的公式,类间距离尽可能小,类外距离尽可能大
  • 训练完的结果,在无监督取得了SOTA的结果。而且作者也进行了鲁棒性分析,发现在第一步取tracklet时,如果同摄像头同人却分配不同id,影响会有,但不是非常大。

总体框架

  1. Tracklet抓取规则(SSTT: Sparse Space-Time Tracklet)
    (1) 由于在一个时间内,同个人在同个摄像头出现的频率很低
    (2) 那么如果这种人重复出现的时间间隔为Q,采样的话,取时间间隔P,且Q<P,那么将大大降低一个人被分配了两个id的概率。
    (3) 同个时间下,出现在同个摄像头距离较远的两个tracklet一定为不同人

这里的Q为超参数,距离远近的靠bouding box来帮忙了

  1. 同摄像头的人进行区分训练(PCTD: Per-Camera Tracklet Discrimination Learning)
    每个摄像头每个伪标签,一个softmax loss,这一步的总loss,取batch size的平均:
    \mathcal { L } _ { \mathrm { pctd } } = \frac { 1 } { N _ { \mathrm { bs } } } \sum _ { t = 1 } ^ { T } \mathcal { L } _ { \mathrm { ce } } ^ { t }
    { N _ { \mathrm { bs }} }为batch size的大小
  1. 跨摄像头相同人的进行联合(CCTA: Cross-Camera Tracklet Association Learning)
    在上一步的基础上,每个tracklet的图片特征取top-k个相近的其他tracklet作为同一个人,其余为不同人。之后最小类内距离,最大类间距离:
    \mathcal { L } _ { \mathrm { ccta } } = - \log \frac { \sum _ { \boldsymbol { z } _ { k } \in \mathcal { N } _ { i } ^ { t } } \exp \left( - \frac { 1 } { 2 \sigma ^ { 2 } } \left\| \boldsymbol { s } _ { i } ^ { t } - \boldsymbol { z } _ { k } \right\| _ { 2 } \right) } { \sum _ { t ^ { \prime } = 1 } ^ { T } \sum _ { j = 1 } ^ { n _ { j } } \exp \left( - \frac { 1 } { 2 \sigma ^ { 2 } } \left\| \boldsymbol { s } _ { i } ^ { t } - \boldsymbol { s } _ { j } ^ { t ^ { \prime } } \right\| _ { 2 } \right) }
    \mathcal { N } _ { i } ^ { t }为top-k个tracklet的图片特征,\sigma为可调整的超参数,\boldsymbol { s } _ { i } ^ { t }为一个目标tracklet,T为摄像头数量,{ n _ { j }}为第{j}个摄像头下的tracklet数量。分母的意思就是每个摄像头下的tracklet与目标tracklet的距离。
    \boldsymbol { s } _ { i } ^ { t }为batch size中同tracklet图片特征的平均值。
    这里的公式与SNE的公式好像。
  1. 再联合两个loss,共同训练
    \mathcal { L } _ { \text { taudl } } = ( 1 - \lambda ) \mathcal { L } _ { \text { pctd } } + \lambda \mathcal { L } _ { \text { ccta } }

实验

  1. 在video和image的数据集上都有进行实验。
    video: iLIDS-VID和PRID2011每个摄像头下每个人都只有一个tracklet,所以不用担心了;MARS就不是了,所以要用上面的SSTT的办法采用一些数据。
    image: 作者假设一个人在一个摄像头下只会有一个tracklet,照样用SSTT的办法采样。

这里作者并没有告知超参数Q。而且是这样采样的话,是不是就会丢弃一些训练集的数据呢?应该没关系?

在image数据集上取得了无监督SOTA的效果。

在video数据集上,第一二个效果差,是因为这两个数据集比较小,第三个数据集上效果也是SOTA。

  1. 模块分析



    与baseline对比。这里的baseline就是把多分支softmax训练,搞成一个分支训练。


加不加CCTA,差距是比较大的。

3.鲁棒性实验

考虑要是刚开始取的tracklet是有一定不精确的(可能同个人被分配了两个id),发现效果影响不是非常大。鲁棒性还是ok。

总结

无监督里面,聚类还是比较靠谱的。
而且在聚类之前,一个稳定一些的视觉分类器还是比较重要的。

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