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端到端半监督目标检测中的软教师方法

Mengde Xu Zheng Zhang Han Hu Jianfeng Wang Lijuan Wang Fangyun Wei Xiang Bai Zicheng Liu

摘要

本文提出了一种端到端的半监督目标检测方法,与以往更为复杂的多阶段方法形成对比。该端到端训练框架在课程学习过程中逐步提升伪标签的质量,而日益精确的伪标签反过来又促进了目标检测模型的训练效果。在此框架下,我们进一步提出了两种简单但高效的技术:一是“软教师”机制,即根据教师网络为每个未标注边界框生成的分类得分,对分类损失进行加权;二是“框抖动”(box jittering)策略,用于筛选出可靠的伪边界框以优化回归分支的学习。在COCO基准测试中,该方法在不同标注比例(1%、5% 和 10%)下均显著优于此前的先进方法。此外,当标注数据量相对充足时,本方法同样表现出色。例如,在使用完整COCO训练集训练的基线检测器(mAP为40.9)基础上,仅利用COCO中的12.3万张未标注图像,即可实现+3.6 mAP的提升,达到44.5 mAP。在当前最先进的基于Swin Transformer的目标检测器(test-dev上达到58.9 mAP)上,该方法仍能显著提升检测精度至60.4 mAP(+1.5 mAP),同时将实例分割精度提升至52.4 mAP(+1.2 mAP)。进一步结合Object365预训练模型后,检测精度进一步提升至61.3 mAP,实例分割精度达到53.0 mAP,刷新了当前最优性能纪录,达到了新的技术水平。


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