展开菜单
首页 精品内容 本月促销 装机必备 Windows macOS软件 IOS软件 Android AI PDF教程 专题
全部分类

当前位置:

首页 > 业界资讯 > 首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

扩散模型(DiffusionModel)作为深度生成模型中的新SOTA,已然在图像生成任务中超越了原SOTA:例如GAN,并且在诸多应用领域都有出色的表现,如计算机视觉,NLP、分子图建模、时间序列建模等。近日,来自香港大学的罗平团队、腾讯AILab的研究者联合提出一种新框架DiffusionDet,将扩散模型应用于目标检测。据了解,还没有研究可以成功地将扩散模型应用于目标检测,可以说这是第一个采用扩散模型进行目标检测的工作。DiffusionDet的性能如何呢?在MS-COCO

扩散模型( Diffusion Model )作为深度生成模型中的新 SOTA,已然在图像生成任务中超越了原 SOTA:例如 GAN,并且在诸多应用领域都有出色的表现,如计算机视觉,NLP、分子图建模、时间序列建模等。

近日,来自香港大学的罗平团队、腾讯 AI Lab 的研究者联合提出一种新框架 DiffusionDet,将扩散模型应用于目标检测。据了解,还没有研究可以成功地将扩散模型应用于目标检测,可以说这是第一个采用扩散模型进行目标检测的工作。

DiffusionDet 的性能如何呢?在 MS-COCO 数据集上进行评估,使用 ResNet-50 作为骨干,在单一采样 step 下,DiffusionDet 实现 45.5 AP,显著优于 Faster R-CNN (40.2 AP), DETR (42.0 AP),并与 Sparse R-CNN (45.0 AP)相当。通过增加采样 step 的数量,进一步将 DiffusionDet 性能提高到 46.2 AP。此外,在 LVIS 数据集上,DiffusionDet 也表现良好,使用 swing - base 作为骨干实现了 42.1 AP。

首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

  • 论文地址:https://arxiv.org/pdf/2211.09788.pdf
  • 项目地址 https://github.com/ShoufaChen/DiffusionDet

该研究发现在传统的目标检测里,存在一个缺陷,即它们依赖于一组固定的可学习查询。然后研究者就在思考:是否存在一种简单的方法甚至不需要可学习查询就能进行目标检测?

为了回答这一问题,本文提出了 DiffusionDet,该框架可以直接从一组随机框中检测目标,它将目标检测制定为从噪声框到目标框的去噪扩散过程。这种从 noise-to-box 的方法不需要启发式的目标先验,也不需要可学习查询,这进一步简化了目标候选,并推动了检测 pipeline 的发展。

如下图 1 所示,该研究认为 noise-to-box 范式类似于去噪扩散模型中的 noise-to-image 过程,后者是一类基于似然的模型,通过学习到的去噪模型逐步去除图像中的噪声来生成图像。

首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

DiffusionDet 通过扩散模型解决目标检测任务,即将检测看作图像中 bounding box 位置 (中心坐标) 和大小 (宽度和高度) 空间上的生成任务。在训练阶段,将方差表(schedule)控制的高斯噪声添加到 ground truth box,得到 noisy box。然后使用这些 noisy box 从主干编码器(如 ResNet, Swin Transformer)的输出特征图中裁剪感兴趣区域(RoI)。最后,将这些 RoI 特征发送到检测解码器,该解码器被训练用来预测没有噪声的 ground truth box。在推理阶段,DiffusionDet 通过反转学习到的扩散过程生成 bounding box,它将噪声先验分布调整到 bounding box 上的学习分布。

方法概述

由于扩散模型迭代地生成数据样本,因此在推理阶段需要多次运行模型 f_θ。但是,在每一个迭代步骤中,直接在原始图像上应用 f_θ在计算上很困难。因此,研究者提出将整个模型分为两部分,即图像编码器和检测解码器,前者只运行一次以从原始输入图像 x 中提取深度特征表示,后者以该深度特征为条件,从噪声框 z_t 中逐步细化框预测。

图像编码器将原始图像作为输入,并为检测解码器提取其高级特征。研究者使用 ResNet 等卷积神经网络和 Swin 等基于 Transformer 的模型来实现 DiffusionDet。与此同时,特征金字塔网络用于为 ResNet 和 Swin 主干网络生成多尺度特征图。

检测解码器借鉴了 Sparse R-CNN,将一组 proposal 框作为输入,从图像编码器生成的特征图中裁剪 RoI 特征,并将它们发送到检测头以获得框回归和分类结果。此外,该检测解码器由 6 个级联阶段组成。

训练

在训练过程中,研究者首先构建了从真值框到噪声框的扩散过程,然后训练模型来反转这个过程。如下算法 1 提供了 DiffusionDet 训练过程的伪代码。

首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

真值框填充。对于现代目标检测基准,感兴趣实例的数量通常因图像而异。因此,研究者首先将一些额外的框填充到原始真值框,这样所有的框被总计为一个固定的数字 N_train。他们探索了几种填充策略,例如重复现有真值框、连接随机框或图像大小的框。

框损坏。研究者将高斯噪声添加到填充的真值框。噪声尺度由如下公式(1)中的 α_t 控制,它在不同的时间步 t 中采用单调递减的余弦调度。

首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

训练损失。检测解码器将 N_train 损坏框作为输入,预测 N_train 对类别分类和框坐标的预测。同时在 N_train 预测集上应用集预测损失(set prediction loss)。

推理

DiffusionDet 的推理过程是从噪声到目标框的去噪采样过程。从在高斯分布中采样的框开始,该模型逐步细化其预测,具体如下算法 2 所示。

首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

采样步骤。在每个采样步骤中,将上一个采样步骤中的随机框或估计框发送到检测解码器,以预测类别分类和框坐标。在获得当前步骤的框后,采用 DDIM 来估计下一步骤的框。

框更新。为了使推理更好地与训练保持一致,研究者提出了框更新策略,通过用随机框替换非预期的框以使它们恢复。具体来说,他们首先过滤掉分数低于特定阈值的非预期的框,然后将剩余的框与从高斯分布中采样的新随机框连接起来。

一次解决(Once-for-all)。得益于随机框设计,研究者可以使用任意数量的随机框和采样步骤来评估 DiffusionDet。作为比较,以往的方法在训练和评估期间依赖于相同数量的处理框,并且检测解码器在前向传递中仅使用一次。

实验结果

在实验部分,研究者首先展示了 DiffusionDet 的 Once-for-all 属性,然后将 DiffusionDet 与以往在 MS-COCO 和 LVIS 数据集上成熟的检测器进行比较。 

DiffusionDet 的主要特性在于对所有推理实例进行一次训练。一旦模型经过训练,它就可以用于更改推理中框的数量和样本步骤数,如下图 4 所示。DiffusionDet 可以通过使用更多框或 / 和更多细化步骤来实现更高的准确度,但代价是延迟率更高。因此,研究者将单个 DiffusionDet 部署到多个场景中,并在不重新训练网络的情况下获得所需的速度 - 准确率权衡。

首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

研究者将 DiffusionDet 与以往在 MS-COCO 和 LVIS 数据集上的检测器进行了比较,具体如下表 1 所示。他们首先将 DiffusionDet 的目标检测性能与以往在 MS-COCO 上的检测器进行了比较。结果显示,没有细化步骤的 DiffusionDet 使用 ResNet-50 主干网络实现了 45.5 AP,以较大的优势超越了以往成熟的方法,如 Faster R-CNN、RetinaNet、DETR 和 Sparse R-CNN。并且当主干网络的尺寸扩大时,DiffusionDet 显示出稳定的提升。

首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

下表 2 中展示了在更具挑战性的 LVIS 数据集上的结果,可以看到,DiffusionDet 使用更多的细化步骤可以获得显著的增益。

首个目标检测扩散模型,比Faster R-CNN、DETR好,从随机框中直接检测

更多实验细节请参阅原论文。

本文内容来源于网友投稿,如有侵权请联系删除。
作者最新文章
业界资讯 模型 检测
相关文章 更多
精品专题 更多
装机必备

正软商城装机必备专区,精选办公、浏览器、安全防护、影音播放、压缩解压、设计创作和系统工具等电脑常用正版软件,帮助用户快速完成新电脑软件配置。

Windows

正软商城Windows软件专区,汇集适用于Windows电脑的办公、设计、安全防护、影音播放、开发工具和系统优化软件,提供软件介绍、系统要求、正版授权及购买下载服务。

macOS软件

正软商城macOS软件专区,精选适用于Mac电脑的办公、设计、影音、效率、开发和系统工具,提供软件功能介绍、macOS兼容版本、正版授权及购买下载服务。

IOS软件

正软商城iOS软件专区,精选适用于iPhone和iPad的办公、学习、影音、设计、效率及AI应用,提供功能介绍、适用设备、系统要求和正版获取方式等信息。

AI

正软商城AI软件专区,汇集AI写作、AI绘画、AI视频、AI办公、AI编程、AI翻译、智能客服和数据分析等人工智能工具,提供功能介绍、适用平台、收费方式及正版购买信息。

Mac软件 更多
photoshop
photoshop

Photoshop 2026 是 Adobe 推出的专业图像处理与视觉设计软件,支持 Windows、macOS 和 iPad 等平台,广泛应用于摄影修图、电商设计、平面海报、数字绘画及视觉合成等创作场景。

Blender
Blender

Blender 是一款免费开源、跨平台的专业 3D 创作软件,集建模、动画、渲染、视频编辑与视觉合成等功能于一体,广泛应用于影视动画、游戏设计和建筑可视化等领域。软件支持 Cycles 物理渲染器与 Eevee 实时渲染引擎,并提供多边形建模、骨骼绑定、物理模拟等专业工具。Blender 兼容 Windows、macOS 和 Linux 系统,安装包轻巧、运行流畅,依托活跃的全球开发者社区持续更新,是从初学者到专业创作者都值得选择的正版 3D 创作工具。

灵活计算器
灵活计算器

灵活计算器是一款笔记式算数应用,支持实时计算、动态关联和云端同步功能。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

赤友清理大师
赤友清理大师

赤友清理大师是一款为 Mac 设计的智能清理优化工具,可精准扫描垃圾、大文件、重复文件等,释放磁盘空间。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

极度公式
极度公式

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

图几
图几

图几是一款适用于 macOS 的截图、标注与美化工具,支持离线操作保障隐私。界面整理和高频系统操作被放到一起考虑,桌面或窗口内容一多时,管理起来会更省心。

密码键盘
密码键盘

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

思源笔记
思源笔记

思源笔记是一款本地笔记软件,提供所见即所得的编辑方式,为长文写作带来顺滑的体验。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

Office 365 简体中文
Office 365 简体中文

一款文字处理软件,一种订阅式的跨平台办公软件,基于云平台提供多种服务,通过将 Excel 和 Outlook 等应用与 OneDrive 和 Microsoft Teams 等强大的云服务相结合,Office 365 可让任何人使用任何设备随时随地创建和共享内容。

Mac
WALTR PRO
WALTR PRO

WALTR是一款电脑至iOS文件传输转换工具,操作简单,快速实现文件识别与传送。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

CodeExpander
CodeExpander

CodeExpander 是一款快捷短语输入增强工具,通过键入缩写自动展开为自定义文段,提升工作效率。任务管理和过程控制会更完整,持续下载、批量同步或需要稳定传输流程的场景会更适合它。

Mountain Duck
Mountain Duck

Mountain Duck 是一款能将多个网盘挂载到本地的工具,像本地磁盘一样使用网盘。清理链路的完整性会更好一些,做应用卸载、残留处理和空间整理时,通常能少走很多手动排查步骤。

WINDOWS 更多
3dmax(3ds max)
3dmax(3ds max)

Autodesk 3ds Max 是一款专业的三维建模、动画与渲染软件,广泛应用于建筑可视化、游戏开发、影视动画、广告设计和产品展示等领域。

photoshop
photoshop

Photoshop 2026 是 Adobe 推出的专业图像处理与视觉设计软件,支持 Windows、macOS 和 iPad 等平台,广泛应用于摄影修图、电商设计、平面海报、数字绘画及视觉合成等创作场景。

Blender
Blender

Blender 是一款免费开源、跨平台的专业 3D 创作软件,集建模、动画、渲染、视频编辑与视觉合成等功能于一体,广泛应用于影视动画、游戏设计和建筑可视化等领域。软件支持 Cycles 物理渲染器与 Eevee 实时渲染引擎,并提供多边形建模、骨骼绑定、物理模拟等专业工具。Blender 兼容 Windows、macOS 和 Linux 系统,安装包轻巧、运行流畅,依托活跃的全球开发者社区持续更新,是从初学者到专业创作者都值得选择的正版 3D 创作工具。

Windows 10
Windows 10

Windows 10 是一款微软推出的经典操作系统,拥有硬件兼容性与多任务处理能力。它更偏向把系统状态查看和常用调节动作放在一起,适合需要持续观察和微调设备状态的场景。

极度公式
极度公式

极度公式是一款跨平台专业LaTeX公式识别编辑软件,支持OCR公式识别和多平台编辑。和使用说明,避免使用,享受完整功能与稳定支持。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

密码键盘
密码键盘

密码键盘是一款兼具安全性与便捷性的高效密码管理器。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

思源笔记
思源笔记

思源笔记是一款本地笔记软件,提供所见即所得的编辑方式,为长文写作带来顺滑的体验。记录、整理和输出之间的过渡会更自然,适合长期写作、做笔记或持续沉淀个人内容。

傲梅轻松备份
傲梅轻松备份

傲梅轻松备份是一款专业易用的数据备份软件,为重要数据提供安全保障。日常使用里的持续防护和信息管理会更突出,适合把安全控制放进长期使用流程中的场景。

Office 365 简体中文
Office 365 简体中文

一款文字处理软件,一种订阅式的跨平台办公软件,基于云平台提供多种服务,通过将 Excel 和 Outlook 等应用与 OneDrive 和 Microsoft Teams 等强大的云服务相结合,Office 365 可让任何人使用任何设备随时随地创建和共享内容。

Mac
Wise Folder Hider Pro
Wise Folder Hider Pro

Wise Folder Hider Pro 是一款专业级文件和文件夹隐藏加密软件,为私密数据添加多重保护。高频操作更强调就近处理,浏览、整理和跨目录移动文件时,来回切换和重复点击都会少很多。

WALTR PRO
WALTR PRO

WALTR是一款电脑至iOS文件传输转换工具,操作简单,快速实现文件识别与传送。做扫描整理、文字提取和表格转换时,它能把识别后的处理步骤接得更顺,资料录入这类场景会省下不少时间。

CodeExpander
CodeExpander

CodeExpander 是一款快捷短语输入增强工具,通过键入缩写自动展开为自定义文段,提升工作效率。任务管理和过程控制会更完整,持续下载、批量同步或需要稳定传输流程的场景会更适合它。