Training prohibited item detection models requires a large amount of X-ray security images, but collecting and annotating these images is time-consuming and laborious. To address data insufficiency, X-ray security image synthesis methods composite images to scale up datasets. However, previous methods primarily follow a two-stage pipeline, where they implement labor-intensive foreground extraction in the first stage and then composite images in the second stage. Such a pipeline introduces inevitable extra labor cost and is not efficient. In this paper, we propose a one-stage X-ray security image synthesis pipeline (Xsyn) based on text-to-image generation, which incorporates two effective strategies to improve the usability of synthetic images. The Cross-Attention Refinement (CAR) strategy leverages the cross-attention map from the diffusion model to refine the bounding box annotation. The Background Occlusion Modeling (BOM) strategy explicitly models background occlusion in the latent space to enhance imaging complexity. To the best of our knowledge, compared with previous methods, Xsyn is the first to achieve high-quality X-ray security image synthesis without extra labor cost. Experiments demonstrate that our method outperforms all previous methods with 1.2% mAP improvement, and the synthetic images generated by our method are beneficial to improve prohibited item detection performance across various X-ray security datasets and detectors. Code is available at https://github.com/pILLOW-1/Xsyn/.


翻译:训练违禁品检测模型需要大量X射线安检图像,但收集和标注这些图像耗时费力。为解决数据不足问题,X射线安检图像合成方法通过图像组合来扩增数据集。然而,先前方法主要采用两阶段流程:第一阶段需进行费力的前景提取,第二阶段再进行图像组合。此类流程不可避免地引入额外人力成本且效率不高。本文提出一种基于文本到图像生成的单阶段X射线安检图像合成流程(Xsyn),该流程融合两种有效策略以提升合成图像的可用性。交叉注意力优化(CAR)策略利用扩散模型的交叉注意力图优化边界框标注;背景遮挡建模(BOM)策略在潜空间中显式建模背景遮挡以增强成像复杂度。据我们所知,与先前方法相比,Xsyn是首个无需额外人力成本即可实现高质量X射线安检图像合成的方法。实验表明,本方法以1.2% mAP提升优于所有先前方法,且所生成的合成图像有助于提升跨多种X射线安检数据集与检测器的违禁品检测性能。代码发布于https://github.com/pILLOW-1/Xsyn/。

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