李飞飞团队CVPR论文：让AI识别语义空间关系（附论文、实现代码）

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斯坦福视觉实验室即将在CVPR 2018上发表的一篇关于研究“指称关系”任务的论文。

“”保安，保安！抓住那个砸玻璃的人！"

对于人类保安来说，理解这个指令是自然而然毫无难度的事。但机器就不一样了：它们能从画面中认出人人人人人，但究竟哪一个才是“砸玻璃的人”呢？

李飞飞领导的斯坦福视觉实验室即将在CVPR 2018上发表的一篇论文 Referring Relationships，研究的就是这个问题。

这篇论文提出的“指称关系”任务，是给计算机一个“主-谓-宾”结构的“关系”描述和一张图，让它能将主体（主语对应的那个东西）和客体（宾语对应的那个东西）定位出来。

比如说：

他们要让计算机在这样一个场景中，根据“person - kicking - ball（人在踢球）”这个描述，定位出“踢球的人”和“球”，根据“person - guarding - goal（人在守门）”这个描述，定位出“守门的人”和“球门”。

要正确圈出主体和客体，计算机内心需要经历这样一个过程：

如上图所示，整个过程的第一步是用CNN提取图像特征，供算法用来对主体和客体分别进行初步定位。

不过，不是所有的主体和客体都那么容易找出来，比如说人很好识别，但球门就不一定了。几位研究员所用的方法，是先找到主客体之间的关系，这样只要定位出其中一个，就很容易找到另一个。

在这个过程中需要对谓语建模，也就是搞清楚对主客体关系的描述。他们把谓语看作主体和客体之间的注意力移动，借此找出主客体之间的关系。

从上面的流程图我们也可以看出，根据主体和构建出来的关系描述，可以推断出来注意力转移到的区域，找到客体应该在的位置，并据此修改图像特征。也可以根据注意力转移，从客体推断出主体位置。这个过程，称为predicate shift。

运用predicate shift过程在主体和客体之间反复传递消息，最终就能将这两个实体定位出来。

“某人在另一个某人的左边”，这种描述中的两个人，也可以用这种方法定位出来。

“拿着杯子的人”、“站在滑板上的人”等等也都没问题。

李飞飞团队在CLEVR、VRD和Visual Genome三个视觉关系数据集上评估了自己的模型，成绩如下：

想要了解更多细节，请进入亲自读论文撸代码环节~

论文链接：

https://arxiv.org/abs/1803.10362

Keras+TensorFlow实现：

https://github.com/StanfordVL/ReferringRelationships

根据斯坦福视觉实验室主页介绍，他们在CVPR 2018上总共发表了三篇论文，除了今天介绍的这一篇之外，还有：

• What Makes a Video a Video: Analyzing Temporal Information in Video Understanding Models and Datasets

  De-An Huang, Vignesh Ramanathan, Dhruv Mahajan, Lorenzo Torresani, Manohar Paluri, Li Fei-Fei, and Juan Carlos Niebles

  CVPR 2018 (spotlight)

• Finding “It”: Weakly-Supervised Reference-Aware Visual Grounding in Instructional Video

  De-An Huang, Shyamal Buch, Lucio Dery, Animesh Garg, Li Fei-Fei, and Juan Carlos Niebles

  CVPR 2018 (oral)

这两篇论文的PDF版还未放出，我们会持续关注~

作者系网易新闻·网易号“各有态度”签约作者