Modern deep neural networks tend to be evaluated on static test sets. One shortcoming of this is the fact that these deep neural networks cannot be easily evaluated for robustness issues with respect to specific scene variations. For example, it is hard to study the robustness of these networks to variations of object scale, object pose, scene lighting and 3D occlusions. The main reason is that collecting real datasets with fine-grained naturalistic variations of sufficient scale can be extremely time-consuming and expensive. In this work, we present Counterfactual Simulation Testing, a counterfactual framework that allows us to study the robustness of neural networks with respect to some of these naturalistic variations by building realistic synthetic scenes that allow us to ask counterfactual questions to the models, ultimately providing answers to questions such as "Would your classification still be correct if the object were viewed from the top?" or "Would your classification still be correct if the object were partially occluded by another object?". Our method allows for a fair comparison of the robustness of recently released, state-of-the-art Convolutional Neural Networks and Vision Transformers, with respect to these naturalistic variations. We find evidence that ConvNext is more robust to pose and scale variations than Swin, that ConvNext generalizes better to our simulated domain and that Swin handles partial occlusion better than ConvNext. We also find that robustness for all networks improves with network scale and with data scale and variety. We release the Naturalistic Variation Object Dataset (NVD), a large simulated dataset of 272k images of everyday objects with naturalistic variations such as object pose, scale, viewpoint, lighting and occlusions. Project page: https://counterfactualsimulation.github.io


翻译:现代深心神经网络往往在静态测试器中进行评估。 其中一个缺点是, 这些深心神经网络无法轻松评估具体场景变异的稳健性问题。 例如, 很难研究这些网络的稳健性, 以改变物体规模、 物体布局、 现场照明 和 3D 封闭。 主要原因是, 收集真实的数据集, 其精细的自然变异度足够大, 可能非常耗时和昂贵 。 在此工作中, 我们提出反反反事实模拟测试, 一个反事实框架, 使我们能够研究神经网络的稳健性, 与某些自然变异性变化相对。 我们的方法可以比较最近发布的、 电动变异性网络和变异性网络的稳健性。 我们的变异性网络 和变异性模型的变型, 与自然变型相比, 我们的变异性变型的变型和变型的变型,

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