Detecting Out-of-Distribution (OOD) samples in real world visual applications like classification or object detection has become a necessary precondition in today's deployment of Deep Learning systems. Many techniques have been proposed, of which Energy based OOD methods have proved to be promising and achieved impressive performance. We propose semantic driven energy based method, which is an end-to-end trainable system and easy to optimize. We distinguish in-distribution samples from out-distribution samples with an energy score coupled with a representation score. We achieve it by minimizing the energy for in-distribution samples and simultaneously learn respective class representations that are closer and maximizing energy for out-distribution samples and pushing their representation further out from known class representation. Moreover, we propose a novel loss function which we call Cluster Focal Loss(CFL) that proved to be simple yet very effective in learning better class wise cluster center representations. We find that, our novel approach enhances outlier detection and achieve state-of-the-art as an energy-based model on common benchmarks. On CIFAR-10 and CIFAR-100 trained WideResNet, our model significantly reduces the relative average False Positive Rate(at True Positive Rate of 95%) by 67.2% and 57.4% respectively, compared to the existing energy based approaches. Further, we extend our framework for object detection and achieve improved performance.


翻译:在现实世界的视觉应用中,如分类或天体探测,检测分配的样本(OOOD)在真实世界的视觉应用中被检测出来,这已成为今天部署深层学习系统的一个必要先决条件。提出了许多技术,其中以能源为基础的OOOD方法证明很有希望并取得了令人印象深刻的性能。我们提出了基于语义的能源驱动方法,这是一个端到端的、容易优化的系统。我们将分配的样本与分配的样本区分开来,并配有能量分数和代表分数。我们通过最大限度地减少分配样品的能量,同时学习接近和最大化的超出分配样品的各类代表,并将它们的代表进一步推离已知的类别代表。此外,我们提出了一个新的损失功能,我们称之为集群焦点损失(CFOL),这被证明是简单而非常有效地学习了更好的班级明智的集群中心代表方式。我们发现,我们的新方法加强了对分配样品的外部检测,并实现了基于能源基准的状态模型。我们在CIFAR-10和CIFAR-100所训练的广域网中,我们的模式大大降低了用于分配的能量的能量的能量,并且分别缩小了相对平均平均的能量率率率,我们分别实现了以57.4%的57%的精确率。

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