TIDE|一个通用的目标检测失效分析工具

今天和大家分享一篇ECCV2020中关于目标检测失效分析工具的文章。

文章标题：TIDE: A General Toolbox for Identifying Object Detection Errors

文章下载地址：https://arxiv.org/abs/2008.08115

代码下载地址：https://dbolya.github.io/tide/

动机

在目标检测和实例分割任务中，通常以mAP作为衡量模型性能的指标，然而在不同的应用场景中，仅仅看mAP的值是不合适的。比如：

在肿瘤检测任务中，正确的分类更重要，Bounding Box准确与否不是第一位的;
在机器人抓取任务中，Bounding Box很重要，很微小的Bounding Box偏差可能会导致完全错误的结果。

因此在mAP的背后，需要做一些错误分析来进一步评价模型是否胜任某个任务。

此外，了解多种导致mAP下降的错误类别，能更有利于分析出模型的优势和弱点；也能够帮助我们确认某个trick解决了什么缺陷从而提高了mAP指标。

论文作者开发了一套工具：TIDE（Toolkit for Identifying Detection and segmentation Errors ），用于对目标检测和实例分割任务进行失效分析。

错误类别

作者将目标检测任务的错误类别分成下图所示的6类：

t f t_f tf和 t b t_b tb是2个IoU阈值，分别设置为0.5和0.1。上图中的6种类别分别为：

（1）Classification Error： I o U max ⁡ ≥ t f I o U_{\max } \geq t_{\mathrm{f}} IoUmax≥tf但是分类错误；

（2）Localization Error： t b ≤ I o U max ⁡ ≤ t f t_{\mathrm{b}} \leq I o U_{\max } \leq t_{\mathrm{f}} tb≤IoUmax≤tf但是分类正确；

（3）Both Cls and Loc Error： t b ≤ I o U max ⁡ ≤ t f t_{\mathrm{b}} \leq I o U_{\max } \leq t_{\mathrm{f}} tb≤IoUmax≤tf且分类错误；

（4）Duplicate Detection Error： I o U max ⁡ ≥ t f I o U_{\max } \geq t_{\mathrm{f}} IoUmax≥tf，分类正确，但是有另外一个置信度更高、分类正确的Bounding Box；

（5）Background Error：对于所有的ground truth， I o U max ⁡ ≤ t b I o U_{\max } \leq t_{\mathrm{b}} IoUmax≤tb；

（6）Missed GT Error：除了Cls Error和Loc Error以外，所有没有检测到的ground truth。

错误的重要性

这里使用修复错误后对mAP的提升程度来衡量错误的重要性。通过修复某个指定的错误，对比修复前后mAP的提升情况，来查看某个错误是否很重要。当所有的错误都修复以后，理论上mAP的值为100。

分别修复上述6种错误，通过查看mAP的提升情况，可得到这6种错误对性能的影响程度。

此外，使用另外一种分类方式，将错误分为False Positive和False Negative这2类，也能通过该方法得到这两种错误对性能的影响程度。

实例

下图为使用TIDE分析不同模型在COCO数据集上的检测失效情况：

下图为使用TIDE分析Mask R-CNN在不同数据集上的检测和实例分割失效情况：

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