The counting task, which plays a fundamental role in numerous applications (e.g., crowd counting, traffic statistics), aims to predict the number of objects with various densities. Existing object counting tasks are designed for a single object class. However, it is inevitable to encounter newly coming data with new classes in our real world. We name this scenario as \textit{evolving object counting}. In this paper, we build the first evolving object counting dataset and propose a unified object counting network as the first attempt to address this task. The proposed model consists of two key components: a class-agnostic mask module and a class-incremental module. The class-agnostic mask module learns generic object occupation prior via predicting a class-agnostic binary mask (e.g., 1 denotes there exists an object at the considering position in an image and 0 otherwise). The class-incremental module is used to handle new coming classes and provides discriminative class guidance for density map prediction. The combined outputs of class-agnostic mask module and image feature extractor are used to predict the final density map. When new classes come, we first add new neural nodes into the last regression and classification layers of class-incremental module. Then, instead of retraining the model from scratch, we utilize knowledge distillation to help the model remember what have already learned about previous object classes. We also employ a support sample bank to store a small number of typical training samples of each class, which are used to prevent the model from forgetting key information of old data. With this design, our model can efficiently and effectively adapt to new coming classes while keeping good performance on already seen data without large-scale retraining. Extensive experiments on the collected dataset demonstrate the favorable performance.


翻译:计数任务在众多应用中扮演着基础性角色(例如,人群计数,交通统计等),旨在预测具有各种密度的物体数量。现有的物体计数任务都是为单个物体类设计的。但是,在我们的现实世界中,不可避免地会遇到具有新类别的新数据。我们将这种情况称为“进化的物体计数”。在本文中,我们建立了第一个进化的物体计数数据集,并提出了一个统一的物体计数网络作为解决该任务的第一次尝试。所提出的模型由两个关键组件组成:一个类不可知的掩膜模块和一个类增量模块。类不可知的掩膜模块通过预测类不可知的二进制掩膜(例如,1表示图像中考虑位置存在物体,0表示不存在)来学习通用的物体占据先验。类增量模块用于处理新的类别,并为密度图预测提供判别性的类别指导。类不可知掩模模块和图像特征提取器的组合输出用于预测最终的密度图。当出现新类别时,我们首先在类增量模块的最后回归和分类层中添加新的神经元节点。然后,我们不是从头重新训练模型,而是利用知识蒸馏来帮助模型记住先前关于先前物体类别的已学知识。我们还采用支持样式库来存储每个类别的少量典型训练样本,这些样本用于防止模型忘记旧数据的关键信息。通过这种设计,我们的模型可以在不进行大规模重新训练的情况下有效地适应新到来的类别,同时在已经看到的数据上保持良好的性能。在收集的数据集上进行的广泛实验表明了良好的性能。

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