【YOLOv8改进】Inner-IoU: 基于辅助边框的IoU损失(论文笔记+引入代码)

介绍

摘要

随着检测器的迅速发展, 边框回归取得了巨大的进步。然而，现有的基于 IoU 的边框回归仍聚焦在通过加入新的损失项来加速收敛，忽视 IoU 损失项其自身的限制。尽管理论上 IoU 损失能够有效描述边框回归状态，在实际应用中，它无法根据不同检测器与检测任务进行自我调整，不具有很强的泛化性。基于以上，我们首先分析了 BBR 模式，得出结论在回归过程区分不同回归样本并且使用不同尺度的辅助边框计算损失能够有效加速边框回归过程。对于高 IoU 样本，使用较小的辅助边框计算损失能够加速收敛，而较大辅助边框适用于低 IoU 样本。接着，我们提出了 Inner-IoU Loss, 其通过辅助边框计算 IoU 损失。针对不同的数据集与检测器，我们引入尺度因子 ratio 控制辅助边框的尺度大小用于计算损失。最后，将 Inner-IoU 集成至现有的基于 IoU 损失函数中进行仿真实验与对比实验。实验结果表明在使用本文所提出方法后检测效果得到进一步提升，验证了本文方法的有效性以及泛化能力。

创新点

• 分析边框回归过程与模式，基于边框回归问题自身特性，提出在模型训练过程中使用较小的辅助边框计算损失对高IoU 样本的回归有增益效果，低IoU样本则与之相反。

• 提出了Inner-IoU Loss ，使用尺度因子ratio控制生成不同尺度的辅助边框用于计算损失。将其应用至现有IoU-based 损失函数中能够获得更快更为有效的回归结果。

方法：