眾所周知，計算機視覺系統(tǒng)有時會對與常識相悖的場景進行推斷。例如，如果機器人正在處理餐桌的場景，它可能會完全忽略任何人類觀察者都可以看到的碗，認(rèn)為盤子漂浮在桌子上方，或者誤認(rèn)為叉子正在穿透碗而不是靠著它。

有鑒于此，如果將計算機視覺系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到自動駕駛汽車上，風(fēng)險就會高得多——例如，這種系統(tǒng)無法檢測到緊急車輛和過馬路的行人。

為了克服這些錯誤，麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員開發(fā)了一個框架，可以幫助機器像人類一樣看世界。他們用于分析場景的新人工智能系統(tǒng)學(xué)習(xí)僅從幾張圖像中感知真實世界的對象，并根據(jù)這些學(xué)習(xí)到的對象感知場景。

研究人員使用概率編程構(gòu)建了這個框架，這是一種人工智能方法，能夠讓系統(tǒng)對檢測到的物體與輸入數(shù)據(jù)進行交叉檢查，以查看攝像機記錄的圖像是否與任何候選場景可能匹配。概率推理允許系統(tǒng)推斷出不匹配是否可能是由于噪聲或場景解釋中的錯誤導(dǎo)致的，需要通過進一步處理來糾正。

這種常識性的保護措施使系統(tǒng)能夠檢測并糾正許多困擾“深度學(xué)習(xí)”方法的錯誤，這些方法也已用于計算機視覺。概率編程還可以推斷場景中對象之間可能的接觸關(guān)系，并使用關(guān)于這些接觸的常識推理來推斷對象的更準(zhǔn)確位置。

“如果你不知道接觸關(guān)系，那么你可以說一個物體漂浮在桌子上方——這將是一個有效的解釋。作為人類，我們很明顯知道這在物理上是不現(xiàn)實的，放在桌子頂部的物體更可能是物體的姿勢。因為我們的推理系統(tǒng)知道這種知識，所以它可以推斷出更準(zhǔn)確的姿勢。這是這項工作的一個關(guān)鍵見解，”該研究論文的主要作者 Nishad Gothoskar 說，他是概率計算項目的電氣工程和計算機科學(xué)（EECS）博士生。

研究人員將上述系統(tǒng)命名為“通過概率編程的3D場景感知（3DP3）”系統(tǒng)。為了分析場景的圖像，3DP3首先了解該場景中的對象。在只顯示物體的五張圖像后，每張圖像都是從不同的角度拍攝的，3DP3會學(xué)習(xí)物體的形狀并估計它在空間中占據(jù)的體積。

Gothoskar說，“如果我從五個不同的角度向您展示一個對象，您可以很好地表示該對象。您會了解它的顏色、形狀，并且能夠在許多不同的場景中識別該物體?！?/p>

“這比深度學(xué)習(xí)方法的數(shù)據(jù)要少得多。例如，Dense Fusion神經(jīng)對象檢測系統(tǒng)需要為每種對象類型提供數(shù)千個訓(xùn)練示例。相比之下，3DP3只需要每個對象幾張圖像，并報告每個對象形狀部分的不確定性?！彼a充說。

3DP3系統(tǒng)會生成一個圖形來表示場景，其中每個對象都是一個節(jié)點，連接節(jié)點的線表示哪些對象彼此接觸。這使3DP3能夠更準(zhǔn)確地估計對象的排列方式。（深度學(xué)習(xí)方法依賴于深度圖像來估計對象姿態(tài)，但這些方法不會產(chǎn)生接觸關(guān)系的圖結(jié)構(gòu)，因此它們的估計不太準(zhǔn)確。）

研究人員指出，除了提高自動駕駛汽車的安全性外，這項工作還可以提高計算機感知系統(tǒng)的性能，這些系統(tǒng)必須解釋物體的復(fù)雜排列，例如負(fù)責(zé)清潔雜亂廚房的機器人。

未來，研究人員希望進一步推動該系統(tǒng)，使其能夠從單個圖像或電影中的單個幀中了解對象，然后能夠在不同場景中穩(wěn)健地檢測該對象。他們還想探索使用3DP3為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)收集訓(xùn)練數(shù)據(jù)。人類通常很難用3D幾何體手動標(biāo)記圖像，因此3DP3可用于生成更復(fù)雜的圖像標(biāo)簽。