11 天前

CW-BASS:用于半监督语义分割的置信度加权边界感知学习

Ebenezer Tarubinga, Jenifer Kalafatovich, Seong-Whan Lee
CW-BASS:用于半监督语义分割的置信度加权边界感知学习
摘要

半监督语义分割(Semi-Supervised Semantic Segmentation, SSSS)旨在通过利用大量未标注数据,在仅有少量标注样本的情况下提升分割性能。现有方法普遍面临三大挑战:耦合问题(coupling),即对初始标注数据过度依赖导致学习效果不佳;确认偏差(confirmation bias),即错误预测反复自我强化;以及边界模糊(boundary blur),由边界感知能力不足和边缘线索模糊所致。为应对上述问题,本文提出一种新颖的框架——CW-BASS(Confidence-Weighted Boundary-Aware Semi-Supervised Segmentation)。该方法通过以下四个核心机制实现性能提升:降低耦合效应:引入置信度加权损失函数,根据伪标签的预测置信度动态调整其对模型训练的影响,从而缓解初始标注数据的过度依赖;缓解确认偏差:设计一种动态阈值机制,依据模型当前性能自动学习筛选并剔除低置信度的伪标签,防止错误预测的累积;抑制边界模糊:引入边界感知模块,增强对物体边缘区域的分割精度,有效改善因边界信息缺失导致的模糊问题;减少标签噪声:采用置信度衰减策略,在训练过程中逐步优化伪标签质量,实现伪标签的动态精炼。在Pascal VOC 2012与Cityscapes两个主流数据集上的大量实验表明,CW-BASS取得了当前最优的分割性能。尤其值得注意的是,在极具挑战性且研究尚不充分的1/30(3.3%)标注比例设置下(仅100张图像),CW-BASS在Cityscapes数据集上达到了65.9%的平均交并比(mIoU),充分验证了其在极小标注样本场景下的卓越有效性。相关代码已开源,地址为:https://github.com/psychofict/CW-BASS。

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