结合环状原型空间优化的开放集目标检测

作     者：孙旭豪 沈阳 魏秀参 安鹏 Sun Xuhao;Shen Yang;Wei Xiushen;An Peng

作者机构：南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094 高维信息智能感知与系统教育部重点实验室南京210094 社会安全图像与视频理解江苏省重点实验室南京210094 中国海洋石油集团有限公司信息技术中心北京100010 

基　　金：国家重点研发计划青年科学家项目(2021YFA1001100) 国家自然科学基金面上项目(62272231) 江苏省自然科学基金青年基金项目(BK20210340) 教育部产学合作协同育人项目(OAA22101300616706B) 中国人工智能学会—华为MindSpore学术奖励基金(CAAIXSJLJJ-2022-001B) 

出 版 物：《中国图象图形学报》 (Journal of Image and Graphics)

年 卷 期：2023年第28卷第9期

页      码：2719-2732页

摘      要：目的现有目标检测任务常在封闭集设定中进行。然而在现实问题中,待检测图片中往往包含未知类别目标。因此,在保证模型对已知类检测性能的基础上,为了提升模型在现实检测任务中对新增类别的目标检测能力,本文对开放集目标检测任务进行研究。方法区别于现有的开放集目标检测框架在检测任务中将背景类与未知类视为一个类别进行优化,本文框架在进行开放集类别识别的过程中,优先识别候选框属于背景类或是含待识别目标类别,而后再对含待识别目标类别进行已知类与未知类的判别。本文提出基于环状原型空间优化的检测器,该检测器可以通过优化待检测框的特征在高维空间中的稀疏程度对已知类、未知类与背景类进行环状序列判别,从而提升模型对开放集类别的检测性能。在(region proposal networks,RPN)层后设计了随机覆盖候选框的方式筛选相关的背景类训练框,避免了以往开放集检测工作中繁杂的背景类采样步骤。结果本文方法在保证模型对封闭集设定下检测性能的情况下,通过逐步增加未知类别的数量,在Visual Object Classes-Common Objects in Context-20(VOC-COCO-20),Visual Object Classes-Common Objects in Context-40(VOC-COCO-40)以及Visual Object ClassesCommon Objects in Context-60(VOC-COCO-60)数据集中的4个指标上均取得了具有竞争力的结果。同时,通过增加未知类目标的图片数量与包含已知类目标的图片数量的比值wilderness ratio(WR),所提方法在3个对比实验共12项结果中,有10项领先于对比方法。消融实验也证明了方法中每一个模块的有效性。结论本文提出的基于环状原型空间优化的开放集目标检测框架取得了较好的检测效果。通过在实际检测任务中的实验对比,证明了本文方法在不改变模型封闭集识别性能的情况下,有更强的开放集类别检测能力。

主 题 词：开放集目标检测(OSOD) 原型学习 开放集识别(OSR) 目标检测 深度神经网络 

学科分类：081203[081203] 08[工学] 0835[0835] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.11834/jig.220992

馆 藏 号：203123689...