近日，在ICCV2021舉辦的LVIS Challenge Workshop比賽中，騰訊優(yōu)圖實(shí)驗(yàn)室榮獲冠軍，同時(shí)被授予該項(xiàng)目的最佳創(chuàng)新獎(jiǎng)。LVIS Challenge 2021 是大規(guī)模長尾數(shù)據(jù)的實(shí)例分割任務(wù)，是本屆ICCV的重磅比賽之一，吸引了眾多國內(nèi)外知名企業(yè)和高校參加。此次競賽的核心技術(shù)方案也將應(yīng)用于工業(yè)AI質(zhì)檢的場景中，進(jìn)一步地提高缺陷檢測與分割的精準(zhǔn)度，用最核心的技術(shù)支持產(chǎn)業(yè)落地。
圖1比賽最終榜單，騰訊優(yōu)圖排名第一
LVIS是包含1k+類別的大規(guī)模長尾分布數(shù)據(jù)集，相較于常見的實(shí)例分割數(shù)據(jù)集，LVIS具有更精細(xì)的標(biāo)注和更多的類別，從而其分布更加接近自然場景。據(jù)統(tǒng)計(jì)，尾部類別的實(shí)例數(shù)量僅僅占比總實(shí)例數(shù)量的約0.41%，這對(duì)現(xiàn)有的實(shí)例分割算法提出了極大的挑戰(zhàn)。另外，不同于以往的比賽，本次LVIS比賽采用了Boundary AP替代Mask AP作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)分割精度提出了更高的要求。
圖2. LVIS競賽介紹
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，騰訊優(yōu)圖團(tuán)隊(duì)提出了平衡分布，優(yōu)化邊緣的實(shí)例分割方法，在測試集上取得了48.1%AP的結(jié)果。值得一提的是，在本次Workshop會(huì)議中，RossGirshick指出優(yōu)圖此次方法的APr與APf的結(jié)果非常相近!
圖3.Workshop會(huì)議競賽結(jié)果宣布Apr與APf接近
具體技術(shù)細(xì)節(jié)如下：
騰訊優(yōu)圖團(tuán)隊(duì)將Hybrid Task Cascade(HTC)實(shí)例分割算法作為baseline, 采用了表征能力更強(qiáng)的Swin-Transformer作為基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，基于CBNetV2，復(fù)合鏈接兩個(gè)相同的Swin-Transformer網(wǎng)絡(luò)，作為最終的骨干網(wǎng)絡(luò)來加強(qiáng)性能。
圖4. Strongbaseline
針對(duì)長尾問題，騰訊優(yōu)圖提出了分布平衡模塊，包括數(shù)據(jù)平衡和損失平衡處理，從而提升網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程中對(duì)尾部稀有類別實(shí)例的關(guān)注。其中，數(shù)據(jù)平衡方法包括RFS, Balanced Copy-Paste和Balanced Mosaic，增加尾部類別數(shù)據(jù)出現(xiàn)的概率，兼顧了image-level和instance-level的數(shù)據(jù)平衡性。同時(shí)，優(yōu)圖采用了Seesaw Loss，在訓(xùn)練中動(dòng)態(tài)地抑制尾部類別上過量的負(fù)樣本梯度，并補(bǔ)充對(duì)誤分類樣本的懲罰。
為了更好的優(yōu)化分割效果，騰訊優(yōu)圖提出了精細(xì)分割模塊，包含Mask Scoring和RefineMask方法。基于Mask Scoring方法，解耦了分類置信度與實(shí)例分割得分，用新的網(wǎng)絡(luò)分枝學(xué)習(xí)實(shí)例預(yù)測的質(zhì)量，從而避免了分類置信度與分割質(zhì)量不匹配的問題。針對(duì)邊緣分割精度優(yōu)化，騰訊優(yōu)圖采用了RefineMask方法，融合多階段的細(xì)粒度的上采樣語義特征，從而產(chǎn)生高質(zhì)量分割結(jié)果。考慮時(shí)間和精度的平衡，優(yōu)圖實(shí)驗(yàn)室僅將pipeline中最后一個(gè)Mask head替換為Refinemask head。由此可見，騰訊優(yōu)圖的方法仍然具有提升的空間。
除此之外，基于騰訊優(yōu)圖對(duì)訓(xùn)練過程的觀察，創(chuàng)新性地采用了頭尾部性能平衡的訓(xùn)練策略，不僅提升了整體的AP結(jié)果，更加極大地拉進(jìn)了尾部與頭部類別性能的差距。最終，優(yōu)圖團(tuán)隊(duì)以48.1%AP排名第一。
圖5.(a)分布平衡模塊 (b)精細(xì)分割模塊
作為騰訊旗下頂尖的人工智能實(shí)驗(yàn)室，優(yōu)圖實(shí)驗(yàn)室聚焦計(jì)算機(jī)視覺，專注人臉識(shí)別、圖像識(shí)別、OCR等領(lǐng)域開展技術(shù)研發(fā)和行業(yè)落地，在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化升級(jí)過程中，始終堅(jiān)持基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)落地兩條腿走路的發(fā)展戰(zhàn)略，與騰訊云與智慧產(chǎn)業(yè)深度融合，挖掘客戶痛點(diǎn)，切實(shí)為行業(yè)降本增效。未來，騰訊優(yōu)圖實(shí)驗(yàn)室也將繼續(xù)深耕CV技術(shù)，并將持續(xù)探索更多的應(yīng)用場景和應(yīng)用空間，讓更多的用戶享受到科技帶來的紅利。
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