In unsupervised domain adaptation (UDA), a model trained on source data (e.g. synthetic) is adapted to target data (e.g. real-world) without access to target annotation. Most previous UDA methods struggle with classes that have a similar visual appearance on the target domain as no ground truth is available to learn the slight appearance differences. To address this problem, we propose a Masked Image Consistency (MIC) module to enhance UDA by learning spatial context relations of the target domain as additional clues for robust visual recognition. MIC enforces the consistency between predictions of masked target images, where random patches are withheld, and pseudo-labels that are generated based on the complete image by an exponential moving average teacher. To minimize the consistency loss, the network has to learn to infer the predictions of the masked regions from their context. Due to its simple and universal concept, MIC can be integrated into various UDA methods across different visual recognition tasks such as image classification, semantic segmentation, and object detection. MIC significantly improves the state-of-the-art performance across the different recognition tasks for synthetic-to-real, day-to-nighttime, and clear-to-adverse-weather UDA. For instance, MIC achieves an unprecedented UDA performance of 75.9 mIoU and 92.8% on GTA-to-Cityscapes and VisDA-2017, respectively, which corresponds to an improvement of +2.1 and +3.0 percent points over the previous state of the art. The implementation is available at https://github.com/lhoyer/MIC.


翻译:在无监督域自适应(UDA)中,训练在源数据(例如合成数据)上的模型(例如图像分类器)在没有访问目标数据(例如真实世界数据)注释的情况下适应目标数据。大多数以前的UDA方法都无法处理在目标域上具有类似视觉外观的类,因为没有地面真实数据来学习微小的外观差异。为解决此问题,我们提出了一种遮蔽图像一致性(MIC)模块,通过学习目标域的空间上下文关系来增强UDA,从而为稳健的视觉识别提供附加线索。MIC强制要求掩盖了随机区域的目标图像的预测结果与基于完整图像通过指数移动平均教师生成的伪标签结果一致。为了尽量最小化一致性的损失,网络必须学习从其上下文推断被遮盖区域的预测。由于其简单且通用的概念,MIC可以集成到不同的UDA方法中,涵盖图像分类、语义分割和物体检测等不同的视觉识别任务。MIC显著提高了合成数据到真实数据、日间到夜间以及晴天到恶劣天气领域自适应的各种识别任务的最新性能。例如,MIC在GTA-to-Cityscapes和VisDA-2017上实现了前所未有的UDA性能,分别为75.9 mIoU和92.8%,相当于优于先前工作的+2.1和+3.0个百分点。实现代码可在 https://github.com/lhoyer/MIC 上获取。

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