Optimierung der monokularen Tiefenschätzung durch DepthMaster und Diffusionsmodelle

Tiefenwahrnehmung aus einem einzigen Bild: DepthMaster optimiert die Nutzung von Diffusionsmodellen

Die Schätzung der Tiefe aus einem einzigen Bild (Monokulare Tiefenschätzung) ist eine zentrale Herausforderung in der Computer Vision. Diffusionsmodelle haben in diesem Bereich vielversprechende Ergebnisse gezeigt, da sie eine beeindruckende Generalisierungsfähigkeit aufweisen. Allerdings leiden diese Modelle unter einer geringen Inferenzgeschwindigkeit, was ihren Einsatz in Echtzeitanwendungen einschränkt.

Um die Effizienz der Inferenz zu steigern, wurden in letzter Zeit vermehrt Single-Step-Deterministic-Paradigmen eingesetzt. Diese Ansätze erreichen zwar eine vergleichbare Performance bei deutlich höherer Geschwindigkeit, vernachlässigen jedoch häufig den Unterschied zwischen generativen und diskriminativen Merkmalen. Dies führt zu suboptimalen Ergebnissen.

DepthMaster: Ein neuer Ansatz für die monokulare Tiefenschätzung

DepthMaster, ein neuartiges Single-Step-Diffusionsmodell, wurde entwickelt, um generative Merkmale für die diskriminative Aufgabe der Tiefenschätzung anzupassen. Der Ansatz basiert auf zwei Kernmodulen:

Feature Alignment Modul: Um das Overfitting auf Texturdetails, das durch generative Merkmale entsteht, zu reduzieren, integriert das Feature Alignment Modul hochwertige semantische Merkmale. Dadurch wird die Repräsentationsfähigkeit des Denoising-Netzwerks verbessert und die Fokussierung auf die globale Szenenstruktur gefördert.

Fourier Enhancement Modul: Dieses Modul adressiert den Mangel an fein granulierten Details, der in Single-Step-Deterministic-Frameworks häufig auftritt. Durch die adaptive Balance von niederfrequenten Strukturinformationen und hochfrequenten Details wird die visuelle Qualität der Tiefenschätzung verbessert.

Zwei-Phasen-Trainingsstrategie

Um das volle Potenzial der beiden Module auszuschöpfen, verwendet DepthMaster eine Zwei-Phasen-Trainingsstrategie:

Phase 1: Konzentration auf das Erlernen der globalen Szenenstruktur mithilfe des Feature Alignment Moduls.

Phase 2: Optimierung der visuellen Qualität durch Einsatz des Fourier Enhancement Moduls.

Ergebnisse und Ausblick

Durch diese Kombination von innovativen Modulen und einer gezielten Trainingsstrategie erzielt DepthMaster State-of-the-Art-Performance in Bezug auf Generalisierung und Detailerhaltung. In verschiedenen Datensätzen übertrifft DepthMaster andere diffusionsbasierte Methoden und demonstriert somit das Potenzial dieses Ansatzes für die Zukunft der monokularen Tiefenschätzung. Die Weiterentwicklung und Anwendung von DepthMaster könnte zu effizienteren und genaueren Lösungen in Bereichen wie Robotik, autonomes Fahren und Augmented Reality führen. Insbesondere für Unternehmen wie Mindverse, die sich auf KI-basierte Content-Erstellung und maßgeschneiderte Lösungen spezialisiert haben, eröffnen sich durch solche Fortschritte neue Möglichkeiten zur Optimierung bestehender Produkte und zur Entwicklung innovativer Anwendungen.

Bibliographie Song, Z., Wang, Z., Li, B., Zhang, H., Zhu, R., Liu, L., Jiang, P.-T., & Zhang, T. (2025). DepthMaster: Taming Diffusion Models for Monocular Depth Estimation. arXiv preprint arXiv:2501.02576. Tosi, F., Ramirez, P. Z., & Poggi, M. (2024). Diffusion Models for Monocular Depth Estimation: Overcoming Challenging Conditions. arXiv preprint arXiv:2407.16698. Saxena, S., Kar, A., Norouzi, M., & Fleet, D. J. (2023). Monocular Depth Estimation using Diffusion Models. arXiv preprint arXiv:2302.14816. Chen, R., Shi, M., Huang, S., Tan, P., Komura, T., & Chen, X. (2024, August). Taming Diffusion Probabilistic Models for Character Control. In ACM SIGGRAPH 2024 Conference Papers (pp. 1-10).