殺瘋了！Meta開源SAM-2：可商用，隨意分割視頻、圖像
2023年4月5日，Meta首次開源了視覺分割模型SAM，能夠根據(jù)交互和自動化兩種方式任意切割視頻、圖像中的所有元素，當(dāng)時這個模型被譽為計算機視覺界的“ChatGPT時刻”。目前，SAM在Github超過45000顆星。
今天凌晨，Meta在SAM的基礎(chǔ)之上對架構(gòu)、功能以及準確率等進行大量更新，正式開源了SAM-2，并支持Apache 2.0規(guī)則的商業(yè)化。這也是繼上周Llama 3.1之后，再次開源重磅模型。
同時Meta還分享了SAM-2的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集SA-V，包含了51,000真實世界視頻和超過600,000個時空遮罩，這比其他同類數(shù)據(jù)集大50倍左右，可幫助開發(fā)人員構(gòu)建更好的視覺模型。
SAM-2開源地址：https://github.com/facebookresearch/segment-anything-2
在線demo：https://sam2.metademolab.com/
數(shù)據(jù)集地址：https://ai.meta.com/datasets/segment-anything-video/
SAM-2架構(gòu)簡單介紹
SAM-2基礎(chǔ)架構(gòu)是基于transformer模型并引入了流式記憶機制，主要由圖像編碼器、記憶編碼器、記憶注意力模塊、提示編碼器和掩模解碼器等模塊組成。
圖像編碼器作為SAM-2處理視頻幀的起點采用了流式處理方法，能夠處理任意長度的視頻，相比第一代可以使用更少的交互提升3倍效率。它使用的是一個預(yù)訓(xùn)練的Hiera模型，能夠提供多尺度的特征表示，為后續(xù)的記憶注意力模塊和掩模解碼器提供豐富的上下文信息。
記憶編碼器和記憶注意力模塊是本次SAM-2的重要創(chuàng)新之一。記憶編碼器負責(zé)將模型先前的預(yù)測和用戶交互動作編碼為記憶，并將這些記憶存儲在記憶庫中，用于影響后續(xù)幀的分割結(jié)果。
記憶注意力模塊則利用這些記憶來增強當(dāng)前幀的特征表示，使其能夠更好地捕捉目標對象在時間序列中的動態(tài)變化。
記憶編碼器通過將預(yù)測的分割掩模降采樣并與當(dāng)前幀的特征融合，生成記憶特征。隨后通過一系列輕量級的卷積層進一步處理，以整合信息。記憶庫則保留了目標對象在視頻中的歷史信息，通過維護一個先進先出隊列來存儲最近N幀的記憶。
提示編碼器的設(shè)計遵循了SAM的原則，能夠接受點擊、框選或遮罩等不同類型的提示，以定義給定幀中對象的范圍。這些稀疏提示通過位置編碼和學(xué)習(xí)到的嵌入表示進行表示，而遮罩則通過卷積操作進行嵌入，并與幀嵌入相加。
掩模解碼器的設(shè)計在很大程度上遵循了第一代SAM的架構(gòu)，使用了雙向transformer塊，這些塊更新提示和幀嵌入。為了處理可能存在多個兼容目標掩模的模糊提示，SAM-2預(yù)測每個幀上的多個掩模，這對于確保模型輸出有效掩模至關(guān)重要。
SA – V訓(xùn)練數(shù)據(jù)集
現(xiàn)有的視頻分割數(shù)據(jù)集通常存在一些限制，例如，注釋對象主要集中在人、車輛和動物等特定類別，并且往往只覆蓋整個對象而忽略了部分和子部分。
此外，這些數(shù)據(jù)集的規(guī)模相對較小，無法滿足訓(xùn)練強大的視頻分割模型的需求。為了解決這些難題，Meta開發(fā)了SA – V數(shù)據(jù)集并使用了三大階段。
在第一階段，使用了SAM模型來輔助人類標注。標注者的任務(wù)是在視頻的每幀中以每秒6幀的速度使用SAM和像素精確的手動編輯工具來標注目標對象的掩碼。
由于這是一種逐幀的方法，所有幀都需要從頭開始標注掩碼，因此流程非常緩慢，平均標注時間為每幀37.8秒。但這種方法能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的空間標注，在這個階段，共收集了16000個掩碼片段，涵蓋了1400個視頻。
第二階段，引入了SAM 2 Mask，它只接受掩碼作為提示。標注者首先使用SAM和其他工具在第一幀中生成空間掩碼，然后使用SAM 2 Mask將標注的掩碼在時間上傳播到其他幀，以獲得完整的時空掩碼片段。
通過這個階段的工作，收集了635,000個掩碼片段，標注時間下降到每幀7.4秒，相比第一階段有了顯著的提高，速度提升了約5.1倍。
第三階段，使用了完全功能的SAM-2，它能夠接受各種類型的提示，包括點和掩碼。與前兩個階段不同，SAM-2受益于對象在時間維度上的記憶來生成掩碼預(yù)測。
這意味著標注者只需要偶爾對SAM 2提供的預(yù)測掩碼進行細化點擊，就能夠在中間幀中編輯預(yù)測的掩碼片段，而不需要像在第一階段那樣從頭開始標注。通過多次重新訓(xùn)練和更新SAM-2，標注時間進一步下降到每幀4.5秒，相比第一階段速度提升了約8.4倍。
所以，SA – V在開發(fā)SAM-2過程中發(fā)揮了重要作用，也是目前最大視覺分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)集之一。
本文轉(zhuǎn)自 AIGC開放社區(qū) ，作者：AIGC開放社區(qū)
