⚽️ SAM2、SAM3 等先进视频目标分割模型,已经让“万物追踪”成为可能⚽️ 对于需要精细处理的视觉编辑和抠图,如发丝、透明物体、细小边缘,掩码级细粒度还远不够⚽️ 那么,能否将强大的视频目标分割模型进一步推进,从mask级万物追踪走向matte级万物视频抠图? |
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SAM2Matting: Generalized Image and Video Matting
项目主页:
https://henghuiding.com/SAM2Matting
代码仓库:
https://github.com/FudanCVL/SAM2Matting
联系邮箱:henghui.ding@gmail.com
背景与动机
在真实场景中,仅仅分割出前景和背景是远远不够的。许多目标没有清晰的二值边界:发丝、羽毛、玻璃、水滴和透明翅膀,都呈现出细碎或半透明的形态。为了满足高精度视频编辑和视觉合成的需求,模型需要进一步恢复连续的透明度,让目标从粗略的 mask 走向精细的 matte。
当高精度抠图从单张图像走向连续视频,问题变得更难。模型不仅要“抠得细”,还要“跟得准”:抠图目标可能快速运动、被遮挡、短暂消失后再次出现,也可能与自行车、滑雪杆等附属物紧密相连。模型必须能同时应对复杂追踪和精细抠图的双重挑战,缺一不可。
范式思考
视频抠图本质上同时包含两类能力:一类是高层语义追踪,决定模型能否在连续帧中始终锁定同一个目标;另一类是底层细节估计,决定抠图结果是否能保留半透明区域和极细边界。传统方法往往依赖昂贵的视频抠图数据标注,要求模型能同时应对如下的两项挑战:

然而,视频抠图数据标注成本极高、规模有限,场景也集中在人像等窄领域。仅依赖这类数据,从头训练模型难以获得开放场景的追踪能力;而用这批数据微调现成VOS tracker又容易破坏其原本稳健的跟踪表现。如下图所示,将SAM2在公开的视频抠图数据集V-HIM2K5上微调后,模型的追踪鲁棒性明显下降,其中Video-FT表示微调后的结果。

视频追踪模型在领域受限的视频抠图数据集上微调后,原有的开放场景追踪能力明显下降
为此,SAM2Matting的出发点很直接:既然tracking更擅长保持时序一致性,matting更擅长恢复精细细节,为什么不让二者各展所长、协同完成视频抠图?
核心思路:Tracker-to-Matting 设计
SAM2Matting 将视频抠图拆解为“稳定追踪”和“精细恢复”两个阶段。冻结的视频目标追踪模型(VOS tracker)首先提供稳定的目标掩码与多尺度图像特征;轻量级抠图组件再基于这些先验,定位出需要精修的关键区域,随后逐级产生高质量抠图结果,具体设计步骤如下图所示:

SAM2Matting框架:VOS tracker负责高层追踪,ROI Detector与Progressive Alpha Predictor分别定位抠图区域和实现逐级alpha精修

效果亮点:针对现实场景的超高泛化性
实验显示,SAM2Matting 在图像与视频抠图上均表现出色,其中视频抠图表现完全以zero-shot形式呈现:即使只使用图像抠图数据训练,依旧在视频抠图benchmarks,和in-the-wild视频上,取得惊艳效果:
❤️ Zero-shot:零样本刷新SOTA视频抠图性能❤️ Tracker兼容性:支持多种 tracker 版本,灵活适配不同应用需求❤️ 40FPS:SAM2.1-Tiny 版本在 1080p 视频上达到约40 FPS❤️ 多Prompt种类:支持掩码,点选,框选,涂鸦,文本指代,等等 |
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总体结果
SAM2Matting提供了3种模型版本,均在通用视频抠图benchmarks上取得接近或刷新SOTA的性能表现。

可视化结果展示。SAM2Matting在人像发丝级细粒度抠图中展现出惊艳效果。面对快速运动、透明结构等复杂 in-the-wild 场景,SAM2Matting也能够更稳定地追踪目标并恢复精细细节。


现实高难场景
附属物抠图
在真实视频中,目标往往不是一个干净、孤立的人或物。人可能骑着自行车、拿着滑雪杆,前景旁边可能紧贴着桌子、栏杆等干扰物;tracker 的mask 也可能漏掉细小结构,或错误包含背景区域。SAM2Matting在这些情况下仍能更可靠地恢复目标 matte。

SAM2Matting 能保留并对目标附属物抠图(左,中:自行车,滑雪杆),并有效抑制背景干扰(右:书桌)
不规则区域抠图
真实场景中的精细抠图区域往往形态不规则,可能出现在发丝、叶片、透明边缘或肢体间隙中。SAM2Matting通过ROI Detector自适应定位这些关键区域,将精修集中在真正需要处理的细节上

ROI Detector 能捕捉飞扬散发、叶片、肢体间隙等传统规则方法极易忽略的抠图细节区域
交互式抠图
SAM2Matting继承了视频目标分割模型的灵活提示能力,支持点、框、掩码,文本等多种交互方式。用户只需给出简单提示,模型即可在视频中持续追踪和抠图目标,让开放场景下的视频抠图更加便捷

SAM2Matting支持包括掩码,点选,框选,涂鸦,文本指代在内的多种不同交互式抠图方案
长视频抠图
在电商直播、影视后处理等实际应用中,视频抠图往往需要处理较长的视频序列。得益于稳定的目标追踪能力,SAM2Matting能够在长视频中持续保持目标一致性,即使目标短暂消失或发生明显运动,也能稳定实现逐帧的精细抠图。

SAM2Matting在500帧长视频上,保持稳定追踪与精细抠图效果
实时级超高效率
SAM2Matting 的抠图组件轻量。在单张 NVIDIA A6000 GPU 上,SAM2.1-Tiny 版本在 1080p 视频上达到约 40 FPS,显存占用约 3.61 GB;SAM2.1-Base+ 版本也可达到约 30 FPS。与此同时,模型继承了 VOS tracker 的灵活提示能力,支持 mask、point、box 、text等多种不同提示。

SAM2Matting在不同分辨率下,相较于过去SOTA方案,都能保持更快更稳定的 FPS 和更低的显存开销