SAMRefiner:一种通用的掩码优化方法

SAMRefiner利用SAM优化粗略掩码,降低标注成本,提升分割模型训练效率。

原文标题:【ICLR2025】SAMREFINER:驯化“Segment Anything Model”进行通用掩码优化

原文作者:数据派THU

冷月清谈:

本文介绍了SAMRefiner,一种用于优化粗略掩码的新方法,旨在降低分割模型训练数据的标注成本。不同于以往针对特定模型或任务的优化技术,SAMRefiner将SAM(Segment Anything Model)适配到掩码精细化任务中,具有通用性和高效性。

该方法的核心是噪声容忍的多提示挖掘策略,它从初始粗略掩码中提取多种提示(基于距离的点、上下文感知的弹性边界框和高斯风格的掩码)输入给SAM,这些提示协同作用以减轻粗略掩码缺陷的影响。针对SAM处理多物体语义分割的局限性,SAMRefiner引入了“拆分后合并”(STM)流程。

此外,通过增加IoU适配步骤,SAMRefiner升级为SAMRefiner++,进一步提升了在目标数据集上的性能,且该步骤为自增强,无需额外标注。SAMRefiner具有高度的通用性,可以灵活地与现有分割方法结合使用,并在各种基准测试中展现出更优的准确性和效率。

怜星夜思:

1、SAMRefiner 的多提示策略如何具体实现,不同类型的提示是如何协同工作的?
2、论文中提到的“拆分后合并”(STM)流程,是如何解决SAM在处理多物体分割时的局限性的?
3、SAMRefiner++ 中的 IoU 适配步骤是如何实现自增强的?这个步骤不需要额外的标注,是如何提升性能的?

原文内容

来源:专知

本文约1000字,建议阅读5分钟

在本文中,我们探讨了一种主要方法,以提升广泛存在的粗略掩码的质量,使其能够作为可靠的训练数据,供分割模型使用,从而减少标注成本。


在本文中,我们探讨了一种主要方法,以提升广泛存在的粗略掩码的质量,使其能够作为可靠的训练数据,供分割模型使用,从而减少标注成本。与先前专门针对特定模型或任务的精细化技术不同,我们提出了SAMRefiner,这是一种通用且高效的方法,通过将SAM适配到掩码精细化任务中。我们模型的核心技术是噪声容忍的提示方案。具体而言,我们引入了一种多提示挖掘策略,从初始粗略掩码中挖掘出多样的输入提示,以供SAM使用(即,基于距离的点、上下文感知的弹性边界框和高斯风格的掩码)。这些提示可以相互协作,以减轻粗略掩码缺陷的影响。特别是考虑到SAM在处理语义分割中的多物体情形时的困难,我们引入了一个“拆分后合并”(STM)流程。此外,我们通过引入额外的IoU适配步骤,将我们的方法扩展为SAMRefiner++,进一步提升了通用SAMRefiner在目标数据集上的表现。这个步骤是自增强的,不需要额外的标注。所提出的框架具有高度的通用性,能够灵活地与现有的分割方法协作。我们在各种基准测试下评估了我们的掩码框架,在不同设置下展示了更好的准确性和效率。SAMRefiner具有显著的潜力,能够加速精细化工具的发展。我们的代码可在SAMRefiner上获取。



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关于 IoU 适配的自增强实现,我猜测可能是利用了迭代优化的思想。SAMRefiner++ 先用初始的粗略掩码生成一批精细化的掩码,然后计算这些精细化掩码与粗略掩码之间的 IoU。根据 IoU 的值,调整模型的参数或策略,然后再进行下一轮的精细化。通过这种迭代的方式,模型可以逐步学习到如何更好地优化掩码,从而实现自增强。

关于多提示策略的具体实现,论文中提到了基于距离的点、上下文感知的弹性边界框和高斯风格的掩码。我理解的是,基于距离的点可能是根据掩码边缘采样一些点,弹性边界框应该是根据掩码的范围和形状自适应调整的,高斯风格的掩码可能是对原始掩码进行高斯模糊处理。这些提示输入给 SAM 后,SAM 会根据这些不同的提示生成多个分割结果,然后通过某种融合策略将这些结果合并成最终的精细化掩码。至于具体的融合策略,论文中可能会有更详细的描述,可以去看看原文。

可以想象一下,如果只用点提示,SAM 可能会被一些噪声点误导。但如果同时提供了边界框提示,SAM 就能更好地判断哪些点是噪声,哪些点是真正的边缘。高斯掩码则可以进一步平滑边缘,去除一些细小的毛刺。所以,这些提示的协同工作可以有效提高 SAM 的鲁棒性和准确性。

IoU 适配不需要额外标注,是因为它利用了粗略掩码作为伪标签。虽然粗略掩码的精度不高,但它仍然包含了目标物体的大致位置和形状信息。通过 IoU 适配,模型可以学习到如何将粗略掩码的信息转化为更精确的分割结果,从而提升性能。

个人认为,IoU 适配步骤的核心在于如何有效地利用 IoU 信息来指导模型的学习。例如,可以根据 IoU 的值对不同的样本赋予不同的权重,或者将 IoU 作为损失函数的一部分。具体的实现方式可能还需要深入研究论文的细节。

STM 流程的核心思想应该是将多目标分割任务分解成多个单目标分割任务。SAM 在处理单目标分割时表现更好,因此将复杂的场景拆分成多个简单的场景,可以提高 SAM 的分割精度。然后再将各个单目标的分割结果合并起来,得到最终的多目标分割结果。这样就解决了 SAM 在处理多物体分割时容易出现混淆或遗漏的问题。

我猜想 STM 流程可能需要先对图像进行预处理,例如使用一些目标检测算法将不同的物体定位出来,然后分别对每个物体进行掩码提取。这样就可以避免 SAM 在处理多个物体时互相干扰,从而提高分割的准确性。

STM流程“拆分”的方式值得思考,是直接切分图像,还是根据某种先验信息进行逻辑上的拆分?“合并”步骤又该如何处理不同物体掩码之间的重叠或冲突?期待论文能有更详细的说明。

不同类型的提示可以提供不同角度的信息。比如,点提示可以提供精确的边缘位置,边界框提示可以提供目标的大致范围和形状,而高斯掩码可以提供更平滑的区域信息。SAM 可以结合这些信息,更全面地理解目标的形状和位置,从而生成更准确的掩码。