The ability to decompose complex natural scenes into meaningful object-centric abstractions lies at the core of human perception and reasoning. In the recent culmination of unsupervised object-centric learning, the Slot-Attention module has played an important role with its simple yet effective design and fostered many powerful variants. These methods, however, have been exceedingly difficult to train without supervision and are ambiguous in the notion of object, especially for complex natural scenes. In this paper, we propose to address these issues by (1) initializing Slot-Attention modules with learnable queries and (2) optimizing the model with bi-level optimization. With simple code adjustments on the vanilla Slot-Attention, our model, Bi-level Optimized Query Slot Attention, achieves state-of-the-art results on both synthetic and complex real-world datasets in unsupervised image segmentation and reconstruction, outperforming previous baselines by a large margin (~10%). We provide thorough ablative studies to validate the necessity and effectiveness of our design. Additionally, our model exhibits excellent potential for concept binding and zero-shot learning. We hope our effort could provide a single home for the design and learning of slot-based models and pave the way for more challenging tasks in object-centric learning. Our implementation is publicly available at https://github.com/Wall-Facer-liuyu/BO-QSA.


翻译:将复杂的自然场景分解成有意义的以物体为中心的抽象概念的能力,是人类感知和推理的核心。在最近未经监督的以物体为中心的学习的高潮中,Slot-Atention模块发挥了重要的作用,设计简单而有效的设计,培养了许多强大的变体。然而,这些方法极其难以在没有监督的情况下进行训练,在物体概念方面,特别是在复杂的自然场景方面,在物体概念上模棱两可。我们提议解决这些问题的方式是:(1) 启动Slot-Anyany模块,进行可学习的查询,以及(2) 以双级优化优化优化模式。在香草Slot-Ainting上,我们的模式,即双级最佳的代码调整,即双级双级的自动调调调调,在设计中发挥了重要作用,双级最佳的自动优化Query Slot 注意,在合成和复杂的真实世界数据集方面,在不受监督的图像分割与重建方面,特别是在复杂的自然场景点上,我们提出了最新的基准(~10%),我们提供了彻底的校正研究,以证实我们设计的必要性和有效性。此外,我们的模型展示了概念约束性Q-Q-O-Bi-Sloar-lain 学习中,我们进行单一的学习的方式,可以进行着一个具有挑战性的学习。

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