Semantic segmentation is the task of predicting predefined class labels for each pixel in a given image. It is essential in autonomous driving, but also challenging because training accurate models requires large and diverse datasets, which are difficult to collect due to the high cost of annotating images at pixel-level. This raises interest in using synthetic images from simulators, which can be labelled automatically. However, models trained directly on synthetic data perform poorly in real-world scenarios due to the distributional misalignment between synthetic and real images (domain shift). This thesis explores the effectiveness of several techniques for alleviating this issue, employing Synscapes and Cityscapes as the synthetic and real datasets, respectively. Some of the tested methods exploit a few additional labelled real images (few-shot supervised domain adaptation), some have access to plentiful real images but not their associated labels (unsupervised domain adaptation), and others do not take advantage of any image or annotation from the real domain (domain generalisation). After extensive experiments and a thorough comparative study, this work shows the severity of the domain shift problem by revealing that a semantic segmentation model trained directly on the synthetic dataset scores a poor mean Intersection over Union (mIoU) of 33:5% when tested on the real dataset. This thesis also demonstrates that such performance can be boosted by 25:7% without accessing any annotations from the real domain and 17:3% without leveraging any information from the real domain. Nevertheless, these gains are still inferior to the 31:0% relative improvement achieved with as little as 25 supplementary labelled real images, which suggests that there is still room for improvement in the fields of unsupervised domain adaptation and domain generalisation. Future work efforts should focus on developing better algorithms and creating synthetic datasets with a greater diversity of shapes and textures in order to reduce the domain shift. / Semantisk segmentering är uppgiften att förutsäga fördefinierade klassetiketter för varje pixel i en given bild. Det är viktigt för autonom körning, men också utmanande eftersom utveckling av noggranna modeller kräver stora och varierade datamängder, som är svåra att samla in på grund av de höga kostnaderna för att märka bilder på pixelnivå. Detta väcker intresset att använda syntetiska bilder från simulatorer, som kan märkas automatiskt. Problemet är emellertid att modeller som tränats direkt på syntetiska data presterar dåligt i verkliga scenarier på grund av fördelningsfel mellan syntetiska och verkliga bilder (domänskift). Denna avhandling undersöker effektiviteten hos flera tekniker för att lindra detta problem, med Synscapes och Cityscapes som syntetiska respektive verkliga datamängder. Några av de testade metoderna utnyttjar några ytterligare märkta riktiga bilder (few-shot övervakad domänanpassning), vissa har tillgång till många riktiga bilder men inte deras associerade etiketter (oövervakad domänanpassning), och andra drar inte nytta av någon bild eller annotering från den verkliga domänen (domängeneralisering). Efter omfattande experiment och en grundlig jämförande studie visar detta arbete svårighetsgraden av domänskiftproblemet genom att avslöja att en semantisk segmenteringsmodell som upplärts direkt på den syntetiska datauppsättningen ger en dålig mean Intersection over Union (mIoU) på 33; 5% när den testas på den verkliga datamängden. Denna avhandling visar också att sådan prestanda kan ökas med 25; 7% utan att komma åt några annoteringar från den verkliga domänen och 17; 3% utan att utnyttja någon information från den verkliga domänen. Ändå är dessa vinster fortfarande sämre än den 31; 0% relativa förbättringen som uppnåtts med så lite som 25 kompletterande annoterade riktiga bilder, vilket tyder på att det fortfarande finns utrymme för förbättringar inom områdena oövervakad domänanpassning och domängeneralisering. Framtida arbetsinsatser bör fokusera på att utveckla bättre algoritmer och på att skapa syntetiska datamängder med en större mångfald av former och texturer för att minska domänskiftet.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-308936 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Valls I Ferrer, Gerard |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2021:916 |
Page generated in 0.0028 seconds