Single-frame InfraRed Small Target (SIRST) detection has been a challenging task due to a lack of inherent characteristics, imprecise bounding box regression, a scarcity of real-world datasets, and sensitive localization evaluation. In this paper, we propose a comprehensive solution to these challenges. First, we find that the existing anchor-free label assignment method is prone to mislabeling small targets as background, leading to their omission by detectors. To overcome this issue, we propose an all-scale pseudo-box-based label assignment scheme that relaxes the constraints on scale and decouples the spatial assignment from the size of the ground-truth target. Second, motivated by the structured prior of feature pyramids, we introduce the one-stage cascade refinement network (OSCAR), which uses the high-level head as soft proposals for the low-level refinement head. This allows OSCAR to process the same target in a cascade coarse-to-fine manner. Finally, we present a new research benchmark for infrared small target detection, consisting of the SIRST-V2 dataset of real-world, high-resolution single-frame targets, the normalized contrast evaluation metric, and the DeepInfrared toolkit for detection. We conduct extensive ablation studies to evaluate the components of OSCAR and compare its performance to state-of-the-art model-driven and data-driven methods on the SIRST-V2 benchmark. Our results demonstrate that a top-down cascade refinement framework can improve the accuracy of infrared small target detection without sacrificing efficiency. The DeepInfrared toolkit, dataset, and trained models are available at https://github.com/YimianDai/open-deepinfrared to advance further research in this field.


翻译:首先,我们发现现有的无锚标签分配方法容易错误地将小目标贴上背景标签,从而导致探测器遗漏。为了克服这一问题,我们建议采用一种全尺度的假箱标签分配办法,以缓解规模限制,使空间任务与地面铁网目标的大小脱钩。第二,由于地貌金字塔之前结构化的驱动,我们提出了应对这些挑战的全面解决方案。首先,我们发现现有的无锚标签分配方法容易将小目标错误地标记为背景,从而导致探测器遗漏。为了克服这一问题,我们建议采用一种全尺度的假箱标签分配办法,以缓解规模限制,使空间任务与地面铁丝网的大小目标的大小脱钩。第二,我们引入了一级级联式改进网络改进网络,将高头用作低级改进版头的软建议。这让OSCAR以级粗略到低级的方式处理同一目标。最后,我们提出了红外小目标探测的新研究基准,包括SIRST-V2的深度数据集成,高分辨率的单一框架的升级,我们用一个常规数据测试系统进行标准化的升级的实地评估。

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