Deep learning-based object detection and instance segmentation have achieved unprecedented progress. In this paper, we propose Complete-IoU (CIoU) loss and Cluster-NMS for enhancing geometric factors in both bounding box regression and Non-Maximum Suppression (NMS), leading to notable gains of average precision (AP) and average recall (AR), without the sacrifice of inference efficiency. In particular, we consider three geometric factors, i.e., overlap area, normalized central point distance and aspect ratio, which are crucial for measuring bounding box regression in object detection and instance segmentation. The three geometric factors are then incorporated into CIoU loss for better distinguishing difficult regression cases. The training of deep models using CIoU loss results in consistent AP and AR improvements in comparison to widely adopted $\ell_n$-norm loss and IoU-based loss. Furthermore, we propose Cluster-NMS, where NMS during inference is done by implicitly clustering detected boxes and usually requires less iterations. Cluster-NMS is very efficient due to its pure GPU implementation, and geometric factors can be incorporated to improve both AP and AR. In the experiments, CIoU loss and Cluster-NMS have been applied to state-of-the-art instance segmentation (e.g., YOLACT), and object detection (e.g., YOLO v3, SSD and Faster R-CNN) models. Taking YOLACT on MS COCO as an example, our method achieves performance gains as +1.7 AP and +6.2 AR$_{100}$ for object detection, and +0.9 AP and +3.5 AR$_{100}$ for instance segmentation, with 27.1 FPS on one NVIDIA GTX 1080Ti GPU. All the source code and trained models are available at https://github.com/Zzh-tju/CIoU


翻译:深度基于学习的物体探测和试样分解取得了前所未有的进展。在本文件中,我们提出完整IOU(CIOU)损失和集群NMS(CIMS),以便在不牺牲推论效率的情况下,提高约束盒回归和非最大抑制(NMS)的几何系数,从而在平均精确度(AP)和平均回调(AR)方面取得显著的增益,特别是,我们考虑三个几何系数,即重叠区域、中央点的正常距离和方位比率,这对于测量物体检测和试解中的盒回归至关重要。然后将三个几何系数纳入CIO(CIU)损失中,以更好地区分困难的回归案例。使用CIOMU损失结果进行深度模型培训,在与广泛采用的美元=0.0美元(NCR)损失和IO(MAU)中,将NMS(AS)的测算结果纳入AS-(YPO+)。

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