可以装在手机里的3D姿态估计，模型尺寸仅同类1/7，平均关节位置误差却只有5厘米

博雯发自凹非寺
量子位报道 | 公众号 QbitAI

长久以来，三维姿态估计都在追求准确性上一路狂奔。

但精度提高的同时，也带来了计算成本的上升。

而刚刚被CPVR 2021接受的论文中所提出的模型，MobileHumanPose却可以同时做到又小又好。

还是放在手机上都能hold得住的那种。来感受一下这个feel：

这种动作的健身操也没问题：

据了解，这个模型的尺寸，只有基于ResNet-50的模型的1/7，算力达到了3.92GFLOPS。

而且平均每关节位置误差（MPJPE），也只有大约5厘米。

那么这一模型到底是如何在有限的算力下产生极佳性能的呢？

基于编码器-解码器结构的改进

这是一个从基本的编码器-解码器结构改良得来的模型。

在编码器用于全局特征提取，而解码器进行姿态估计的基础架构上，研究团队对其主干网络、激活函数，以及Skip concatenation功能都进行了修改。

先来看研究团队选择的主干网络，MobileNetV2。

他们在MobileNetV2的前四个倒置残差块（Residual Block）处修改了通道大小，获得了性能提升。

接下来，将PReLU函数用于实现激活功能，其中a_i为学习参数 y_i是输入信号。

这一函数中的可学习参数能够在每一层网络都获得额外的信息，因此在人体姿势估计任务中使用参数化PReLU时可提升性能。

△修改了激活函数后的baseline

现在，模型的效率已经不低了，但考虑到推理速度，团队使用Skip concatenation结构。这一结构能从编码器到解码器中导出低级别特征信号（Lowlevel feature signal），不会降低性能。

参数量减少5倍，计算成本降到1/3

团队使用Human3.6M和MuCo-3DHP作为三维人体姿势数据集，他们提出了MobileNetV2的大小两个模型。

在Human3.6M上，MobileNetV2大模型实现了51.44毫米的平均每关节位置误差。

且其参数量为4.07M，对比同类模型的20.4M（chen）减少了5倍，计算成本为5.49GFLOPS，是同类模型的1/3不到（14.1G）。

对于多人三维姿势估计任务，研究者使用RootNet来估计每个人的绝对坐标，在MuPoTS的20个场景中进行了实验：

实验结果证明，对比Zerui Chen等研究者提出的获ECCV 2020的三维人体姿态估计方法，MobileNetV2在一般场景中的性能都更好，且在少数场景中取得了最佳性能：

在模型效率上，MobileNetV2的大模型效率为2.24M/3.92GFLOPS，远超同类模型的13.0M/10.7GFLOPS（Zerui Chen）。

而小模型也能实现56.94毫米的平均每关节位置误差，有224万个参数，计算成本为3.92GFLOPS。

作者介绍

论文的三位作者皆毕业于韩国高等技术研究院，一作Sangbum Choi为该校的电机及电子工程专业硕士。

论文：
https://openaccess.thecvf.com/content/CVPR2021W/MAI/html/Choi_MobileHumanPose_Toward_Real-Time_3D_Human_Pose_Estimation_in_Mobile_Devices_CVPRW_2021_paper.html

开源地址：
[1]https://github.com/SangbumChoi/MobileHumanPose
[2]https://github.com/ibaiGorordo/ONNX-Mobile-Human-Pose-3D