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Enregistrement W3118254750

Improving Object Detection with MatrixNets

2020· dissertation· en· W3118254750 sur OpenAlexfundno aff
Rishav Agarwal

Notice bibliographique

RevueUWSpace (University of Waterloo) · 2020
Typedissertation
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueFace and Expression Recognition
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesUniversity of Waterloo
Mots-clésComputer scienceArtificial intelligenceInformation retrieval
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Object detection is a popular task in computer vision with various applications, from pedestrian detection to face detection. Following the success of Convolutional Neural Networks (CNNs), many CNN based object detectors have been proposed to solve the object detection task. Early CNN based detectors suggested using deeper networks to detect objects in images. However, deeper networks cannot capture objects of varied sizes and aspect ratios with high accuracy. Thus, CNN-based detectors have two main challenges --- scale invariance (detecting objects at multiple scales) and aspect-ratio invariance (detecting objects at various aspect ratios). 
\n
\nModern CNN-based object detectors have two main components --- a backbone network that learns features from an image and an output network that leverages these features to make predictions. Scale and aspect-ratio invariance are typically added by either making changes to the backbone or to the output network. Adding scale awareness to the output network is often computationally expensive. Thus, a popular method to add scale invariance by changing the backbone is Feature Pyramid Networks (FPNs) [Lin et al 2017]. FPNs create a hierarchy of features at different scales and implicitly capture objects at various resolutions. Thus, FPNs are able to identify objects at different scales without the need to resize the input image.
\n
\nHowever, FPNs have a square-bias and favour square objects over asymmetric ones. One solution to alleviate the square biasedness of FPNs is to add template anchor boxes of various sizes to add more bias towards non-square objects. However, anchor boxes are set as hyperparameters and add a computational overhead to the network. Newer architectures have thus moved towards anchor-free techniques; however, they still rely on FPNs, which are square-biased. Recently, MatrixNets [rashwan et al. 2019] has been proposed as a general-purpose aspect-ratio aware extension of FPNs that can explicitly model aspect-ratios better than anchor boxes while keeping the model anchor-free. Matrixnets expands the FPN backbone by applies asymmetrically strided convolutions to create skewed receptive fields, making rectangular objects appear more square to the network. While MatrixNets has been shown to improve keypoint based object detectors significantly, the implementation makes significant changes to the architecture, making it difficult to isolate the solo impact of MatrixNets.
\n
\nIn this thesis, we explore MatrixNets as a viable method to add aspect-ratio awareness. Specifically, we study MatrixNets along three axes --- 1) Does MatrixNets make anchor-based detectors anchor-free. 2) Does MatrixNets add aspect-ratio awareness to object detectors, and 3) can MatrixNets be used for other, more complicated computer vision tasks like instance segmentation .We explore these questions via three case studies. We demonstrate the effectiveness of MatrixNets by replacing anchor boxes in RetinaNet [Lin et at 2017] with our MatrixNets module and showing better performance on skewed boxes while making the detector anchor-free. Then, we extend the anchor-free CornerNets [Law et al. 2018] to x-CornerNet to support multiple output heads and smaller backbones. We then apply MatrixNets to x-CornerNet and demonstrate a similar improvement in skewed boxes leading to an overall 5.6% mAP improvement on MS COCO, achieving competitive results. Finally, we add MatrixNets to Mask RCNN [He et al. 2017] to tackle the instance segmentation tasks. While object detection draws bounding boxes delineating an object, instance segmentation goes one step further and draws pixel-wise masks delineating objects. This level of detail makes instance segmentation a more difficult problem to solve than object detection.
\n We propose a new loss function, Mask Edge Loss (MEL), that leverages mask contours to reduce coarseness in predicted masks, thereby achieving higher accuracy. Together these three case studies demonstrate the effectiveness of MatrixNets for adding aspect-ratio awareness to object detectors. The code-base for our implementation will be made public.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,352
Score d'incertitude au seuil0,997

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,007
Tête enseignante GPT0,178
Écart entre enseignants0,172 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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