知识蒸馏（KD）目睹了其在物体检测中学习紧凑型号的强大能力。以前的KD方法用于对象检测主要是侧重于模仿仿地区内的深度特征，而不是模仿分类登录，而不是蒸馏定位信息的低效率。在本文中，通过重新制定本地化的知识蒸馏过程，我们提出了一种新的本地化蒸馏（LD）方法，可以有效地将老师的本地化知识转移给学生。此外，我们还启发式介绍了有价值的本地化区域的概念，可以帮助选择性地蒸馏某个地区的语义和本地化知识。第一次结合这两个新组件，我们显示Logit Mimicing可以优于特征模仿和本地化知识蒸馏比蒸馏对象探测器的语义知识更为重要和有效。我们的蒸馏方案简单，有效，可以很容易地应用于不同的致密物体探测器。实验表明，我们的LD可以将GFOCal-Reset-50的AP得分提升，单一规模的1 $ \ Times $培训计划从Coco基准测试中的40.1到42.1，没有任何牺牲品推断速度。我们的源代码和培训的型号在https://github.com/hikaritju/ld公开提供

Previous knowledge distillation (KD) methods for object detection mostly focus on feature imitation instead of mimicking the prediction logits due to its inefficiency in distilling the localization information. In this paper, we investigate whether logit mimicking always lags behind feature imitation. Towards this goal, we first present a novel localization distillation (LD) method which can efficiently transfer the localization knowledge from the teacher to the student. Second, we introduce the concept of valuable localization region that can aid to selectively distill the classification and localization knowledge for a certain region. Combining these two new components, for the first time, we show that logit mimicking can outperform feature imitation and the absence of localization distillation is a critical reason for why logit mimicking underperforms for years. The thorough studies exhibit the great potential of logit mimicking that can significantly alleviate the localization ambiguity, learn robust feature representation, and ease the training difficulty in the early stage. We also provide the theoretical connection between the proposed LD and the classification KD, that they share the equivalent optimization effect. Our distillation scheme is simple as well as effective and can be easily applied to both dense horizontal object detectors and rotated object detectors. Extensive experiments on the MS COCO, PASCAL VOC, and DOTA benchmarks demonstrate that our method can achieve considerable AP improvement without any sacrifice on the inference speed. Our source code and pretrained models are publicly available at https://github.com/HikariTJU/LD.

现实世界中的对象检测模型应便宜且准确。知识蒸馏（KD）可以通过利用大型教师模型的有用信息来提高小型，廉价检测模型的准确性。但是，一个关键的挑战是确定老师进行蒸馏产生的最有用的功能。在这项工作中，我们表明，在地面边界框中只有一小部分功能才是老师的高检测性能。基于此，我们提出了预测引导的蒸馏（PGD），该蒸馏将蒸馏放在教师的这些关键预测区域上，并在许多现有的KD基准方面的性能取得了可观的增长。此外，我们建议对关键区域进行自适应加权方案，以平滑其影响力并取得更好的性能。我们提出的方法在各种高级一阶段检测体系中的当前最新KD基准都优于当前的最新KD基线。具体而言，在可可数据集上，我们的方法分别使用RESNET-101和RESNET-50作为教师和学生骨架，在 +3.1％和 +4.6％的AP改进之间达到了AP的改善。在CrowdHuman数据集上，我们还使用这些骨架，在MR和AP上取得了 +3.2％和 +2.0％的提高。我们的代码可在https://github.com/chenhongyiyang/pgd上找到。

知识蒸馏（KD）是一种广泛使用的技术，将繁琐的教师模型继承到紧凑的学生模型，从而实现模型压缩和加速度。与图像分类相比，对象检测是一个更复杂的任务，设计特定的KD方法用于对象检测是非微小的。在这项工作中，我们精心研究教师和学生检测模型之间的行为差​​异，并获得了两个有趣的观察：首先，教师和学生对其检测到的候选盒子相得益彰，这导致了它们的精确差异。其次，教师和学生之间的特征响应差异和预测差异之间存在相当大的差距，表明同样模仿老师的所有特征映射是提高学生准确性的次优选。基于这两个观察，我们提出了用于分别蒸馏单级探测器的测量模拟（RM）和预测引导的特征模仿（PFI）。 RM从教师那里夺取候选人盒的等级作为一种新的知识形式，蒸馏，这始终如一地优于传统的软标签蒸馏。 PFI试图将特征差异与预测差异相关，使特征模仿直接有助于提高学生的准确性。在MS Coco和Pascal VOC基准测试中，广泛的实验在不同骨干的各种探测器上进行，以验证我们方法的有效性。具体而言，具有Reset50的RetinAnet在MS Coco中实现了40.4％的图，比其基线高3.5％，并且还优于先前的KD方法。

主流对象检测器通常由两个子任务组成，包括由两个并行头部实现的分类和回归任务。这种经典的设计范式不可避免地会导致分类得分和本地化质量（IOU）之间的空间分布不一致。因此，本文从知识蒸馏的角度来减轻这种错位。首先，我们观察到，与轻量级学生相比，庞大的老师获得的和谐预测比例更高。基于这个有趣的观察，设计了一种新颖的和谐评分（HS），以估计分类和回归质量的一致性。 HS对两个子任务之间的关系进行建模，并被视为先验知识，以促进学生的和谐预测。其次，这种空间未对准将在提炼特征时会导致选择性区域的选择。为了减轻这个问题，通过灵活平衡分类和回归任务的贡献，提出了一种新颖的任务功能蒸馏（TFD）。最终，HD和TFD构成了所提出的方法，称为任务均衡蒸馏（TBD）。广泛的实验证明了该方法的巨大潜力和概括。具体而言，当配备TBD时，带有Resnet-50的视网膜在可可基准下获得41.0地图，表现优于最近的FGD和FRS。

知识蒸馏在分类中取得了巨大的成功，但是，仍然有挑战性。在用于检测的典型图像中，来自不同位置的表示可能对检测目标具有不同的贡献，使蒸馏难以平衡。在本文中，我们提出了一种有条件的蒸馏框架来蒸馏出所需的知识，即关于每个例子的分类和本地化有益的知识。该框架引入了一种可学习的条件解码模块，其将每个目标实例检索为查询的信息。具体而言，我们将条件信息编码为查询并使用教师的表示作为键。查询和键之间的注意用于测量不同特征的贡献，由本地化识别敏感辅助任务指导。广泛的实验表明了我们的方法的功效：我们在各种环境下观察到令人印象深刻的改进。值得注意的是，在1倍计划下，我们将通过37.4至40.7地图（+3.3）与Reset-50骨架的Restinetet提升。代码已在https://github.com/megvii-research/icd上发布。

知识蒸馏（KD）是一种广泛使用的技术，用于训练对象检测中的紧凑模型。但是，仍然缺乏关于如何在异质探测器之间提炼的研究。在本文中，我们从经验上发现，尽管他们的探测头和标签分配不同，但异构教师探测器的更好的FPN功能可以帮助学生。但是，将特征图直接对齐以提炼探测器有两个问题。首先，老师和学生之间的功能幅度差异可能会对学生实施过度严格的限制。其次，来自教师模型的FPN阶段和具有较大特征大小的通道可能会主导蒸馏损失的梯度，这将压倒KD中其他功能的影响并引入大量噪音。为了解决上述问题，我们建议模仿Pearson相关系数的功能，以专注于教师的关系信息，并放宽对功能大小的约束。我们的方法始终优于现有检测方法，并适用于同质和异类的学生教师对。此外，它的收敛速度更快。基于Resnet-50的视网膜和FCO的强大MaskRCNN-SWIN检测器作为教师，在COCO2017上获得了41.5％和43.9％的地图，分别比基线高4.1 \％和4.8％。

近年来，大规模的深层模型取得了巨大的成功，但巨大的计算复杂性和大规模的存储要求使其在资源限制设备中部署它们是一个巨大的挑战。作为模型压缩和加速度方法，知识蒸馏通过从教师探测器转移黑暗知识有效提高了小型模型的性能。然而，大多数基于蒸馏的检测方法主要模仿近边界盒附近的特征，这遭受了两个限制。首先，它们忽略边界盒外面的有益特征。其次，这些方法模仿一些特征，这些特征被教师探测器被错误地被视为背景。为了解决上述问题，我们提出了一种新颖的特征性 - 丰富的评分（FRS）方法，可以选择改善蒸馏过程中的广义可检测性的重要特征。所提出的方法有效地检索边界盒外面的重要特征，并消除边界盒内的有害特征。广泛的实验表明，我们的方法在基于锚和无锚探测器上实现了出色的性能。例如，具有Reset-50的RetinAnet在Coco2017数据集上达到39.7％，甚至超过基于Reset-101的教师检测器38.9％甚至超过0.8％。

知识蒸馏已成功应用于图像分类。然而，物体检测更复杂，大多数知识蒸馏方法都失败了。在本文中，我们指出，在物体检测中，教师和学生的特征在不同的区域变化，特别是在前景和背景中。如果我们同样蒸馏它们，则特征图之间的不均匀差异会对蒸馏产生负面影响。因此，我们提出了焦点和全球蒸馏（FGD）。焦蒸馏分离前景和背景，强迫学生专注于教师的临界像素和渠道。全球蒸馏重建了不同像素之间的关系，并将其从教师转移给学生，弥补了局灶性蒸馏中缺失的全球信息。由于我们的方法仅需要计算特征图上的损失，因此FGD可以应用于各种探测器。我们在不同骨干网上进行各种探测器，结果表明，学生探测器实现了优异的地图改进。例如，基于Reset-50基于RecinAnet，更快的RCNN，Reppoints和Mask RCNN，Coco2017上达到40.7％，42.0％，42.0％和42.1％地图，3.3,3.6,3.4和2.9高于基线，分别。我们的代码可在https://github.com/yzd-v/fgd获得。

用于对象检测的常规知识蒸馏（KD）方法主要集中于同质的教师学生探测器。但是，用于部署的轻质检测器的设计通常与高容量探测器显着不同。因此，我们研究了异构教师对之间的KD，以进行广泛的应用。我们观察到，异质KD（异核KD）的核心难度是由于不同优化的方式而导致异质探测器的主链特征之间的显着语义差距。常规的同质KD（HOMO-KD）方法遭受了这种差距的影响，并且很难直接获得异性KD的令人满意的性能。在本文中，我们提出了异助剂蒸馏（Head）框架，利用异质检测头作为助手来指导学生探测器的优化以减少此间隙。在头上，助手是一个额外的探测头，其建筑与学生骨干的老师负责人同质。因此，将异源KD转变为同性恋，从而可以从老师到学生的有效知识转移。此外，当训练有素的教师探测器不可用时，我们将头部扩展到一个无教师的头（TF-Head）框架。与当前检测KD方法相比，我们的方法已取得了显着改善。例如，在MS-COCO数据集上，TF-Head帮助R18视网膜实现33.9 MAP（+2.2），而Head将极限进一步推到36.2 MAP（+4.5）。

Modern object detectors rely heavily on rectangular bounding boxes, such as anchors, proposals and the final predictions, to represent objects at various recognition stages. The bounding box is convenient to use but provides only a coarse localization of objects and leads to a correspondingly coarse extraction of object features. In this paper, we present RepPoints (representative points), a new finer representation of objects as a set of sample points useful for both localization and recognition. Given ground truth localization and recognition targets for training, RepPoints learn to automatically arrange themselves in a manner that bounds the spatial extent of an object and indicates semantically significant local areas. They furthermore do not require the use of anchors to sample a space of bounding boxes. We show that an anchor-free object detector based on RepPoints can be as effective as the state-of-the-art anchor-based detection methods, with 46.5 AP and 67.4 AP 50 on the COCO test-dev detection benchmark, using ResNet-101 model. Code is available at https://github.com/microsoft/RepPoints.

我们提出对象盒，这是一种新颖的单阶段锚定且高度可推广的对象检测方法。与现有的基于锚固的探测器和无锚的探测器相反，它们更偏向于其标签分配中的特定对象量表，我们仅将对象中心位置用作正样本，并在不同的特征级别中平均处理所有对象，而不论对象'尺寸或形状。具体而言，我们的标签分配策略将对象中心位置视为形状和尺寸不足的锚定，并以无锚固的方式锚定，并允许学习每个对象的所有尺度。为了支持这一点，我们将新的回归目标定义为从中心单元位置的两个角到边界框的四个侧面的距离。此外，为了处理比例变化的对象，我们提出了一个量身定制的损失来处理不同尺寸的盒子。结果，我们提出的对象检测器不需要在数据集中调整任何依赖数据集的超参数。我们在MS-Coco 2017和Pascal VOC 2012数据集上评估了我们的方法，并将我们的结果与最先进的方法进行比较。我们观察到，与先前的作品相比，对象盒的性能优惠。此外，我们执行严格的消融实验来评估我们方法的不同组成部分。我们的代码可在以下网址提供：https：//github.com/mohsenzand/objectbox。

在这项研究中，我们深入研究了半监督对象检测〜（SSOD）所面临的独特挑战。我们观察到当前的探测器通常遭受3个不一致问题。 1）分配不一致，传统的分配策略对标记噪声很敏感。 2）子任务不一致，其中分类和回归预测在同一特征点未对准。 3）时间不一致，伪Bbox在不同的训练步骤中差异很大。这些问题导致学生网络的优化目标不一致，从而恶化了性能并减慢模型收敛性。因此，我们提出了一个系统的解决方案，称为一致的老师，以补救上述挑战。首先，自适应锚分配代替了基于静态的策略，该策略使学生网络能够抵抗嘈杂的psudo bbox。然后，我们通过设计功能比对模块来校准子任务预测。最后，我们采用高斯混合模型（GMM）来动态调整伪盒阈值。一致的老师在各种SSOD评估上提供了新的强大基线。只有10％的带注释的MS-Coco数据，它可以使用Resnet-50骨干实现40.0 MAP，该数据仅使用伪标签，超过了4个地图。当对完全注释的MS-Coco进行其他未标记的数据进行培训时，性能将进一步增加到49.1 MAP。我们的代码将很快开源。

知识蒸馏（KD）在将学习表征从大型模型（教师）转移到小型模型（学生）方面表现出非常有希望的能力。但是，随着学生和教师之间的容量差距变得更大，现有的KD方法无法获得更好的结果。我们的工作表明，“先验知识”对KD至关重要，尤其是在应用大型老师时。特别是，我们提出了动态的先验知识（DPK），该知识将教师特征的一部分作为特征蒸馏之前的先验知识。这意味着我们的方法还将教师的功能视为“输入”，而不仅仅是``目标''。此外，我们根据特征差距动态调整训练阶段的先验知识比率，从而引导学生在适当的困难中。为了评估所提出的方法，我们对两个图像分类基准（即CIFAR100和Imagenet）和一个对象检测基准（即MS Coco）进行了广泛的实验。结果表明，在不同的设置下，我们方法在性能方面具有优势。更重要的是，我们的DPK使学生模型的表现与教师模型的表现呈正相关，这意味着我们可以通过应用更大的教师进一步提高学生的准确性。我们的代码将公开用于可重复性。

We propose a fully convolutional one-stage object detector (FCOS) to solve object detection in a per-pixel prediction fashion, analogue to semantic segmentation. Almost all state-of-the-art object detectors such as RetinaNet, SSD, YOLOv3, and Faster R-CNN rely on pre-defined anchor boxes. In contrast, our proposed detector FCOS is anchor box free, as well as proposal free. By eliminating the predefined set of anchor boxes, FCOS completely avoids the complicated computation related to anchor boxes such as calculating overlapping during training. More importantly, we also avoid all hyper-parameters related to anchor boxes, which are often very sensitive to the final detection performance. With the only post-processing non-maximum suppression (NMS), FCOS with ResNeXt-64x4d-101 achieves 44.7% in AP with single-model and single-scale testing, surpassing previous one-stage detectors with the advantage of being much simpler. For the first time, we demonstrate a much simpler and flexible detection framework achieving improved detection accuracy. We hope that the proposed FCOS framework can serve as a simple and strong alternative for many other instance-level tasks. Code is available at:tinyurl.com/FCOSv1

In this report, we present a fast and accurate object detection method dubbed DAMO-YOLO, which achieves higher performance than the state-of-the-art YOLO series. DAMO-YOLO is extended from YOLO with some new technologies, including Neural Architecture Search (NAS), efficient Reparameterized Generalized-FPN (RepGFPN), a lightweight head with AlignedOTA label assignment, and distillation enhancement. In particular, we use MAE-NAS, a method guided by the principle of maximum entropy, to search our detection backbone under the constraints of low latency and high performance, producing ResNet-like / CSP-like structures with spatial pyramid pooling and focus modules. In the design of necks and heads, we follow the rule of "large neck, small head". We import Generalized-FPN with accelerated queen-fusion to build the detector neck and upgrade its CSPNet with efficient layer aggregation networks (ELAN) and reparameterization. Then we investigate how detector head size affects detection performance and find that a heavy neck with only one task projection layer would yield better results. In addition, AlignedOTA is proposed to solve the misalignment problem in label assignment. And a distillation schema is introduced to improve performance to a higher level. Based on these new techs, we build a suite of models at various scales to meet the needs of different scenarios, i.e., DAMO-YOLO-Tiny/Small/Medium. They can achieve 43.0/46.8/50.0 mAPs on COCO with the latency of 2.78/3.83/5.62 ms on T4 GPUs respectively. The code is available at https://github.com/tinyvision/damo-yolo.

Recent one-stage object detectors follow a per-pixel prediction approach that predicts both the object category scores and boundary positions from every single grid location. However, the most suitable positions for inferring different targets, i.e., the object category and boundaries, are generally different. Predicting all these targets from the same grid location thus may lead to sub-optimal results. In this paper, we analyze the suitable inference positions for object category and boundaries, and propose a prediction-target-decoupled detector named PDNet to establish a more flexible detection paradigm. Our PDNet with the prediction decoupling mechanism encodes different targets separately in different locations. A learnable prediction collection module is devised with two sets of dynamic points, i.e., dynamic boundary points and semantic points, to collect and aggregate the predictions from the favorable regions for localization and classification. We adopt a two-step strategy to learn these dynamic point positions, where the prior positions are estimated for different targets first, and the network further predicts residual offsets to the positions with better perceptions of the object properties. Extensive experiments on the MS COCO benchmark demonstrate the effectiveness and efficiency of our method. With a single ResNeXt-64x4d-101-DCN as the backbone, our detector achieves 50.1 AP with single-scale testing, which outperforms the state-of-the-art methods by an appreciable margin under the same experimental settings.Moreover, our detector is highly efficient as a one-stage framework. Our code is public at https://github.com/yangli18/PDNet.

在本文中，我们提出了一种用于一般物体检测的第一自蒸馏框架，称为LGD（标签引导自蒸馏）。以前的研究依赖于强大的预酝酿教师，以提供在现实世界方案中可能无法使用的指导知识。相反，我们通过对象之间的关系间和帧间关系建模来生成一个有效的知识，只需要学生表示和常规标签。具体而言，我们的框架涉及稀疏的标签外观编码，对象间关系适应和对象内的知识映射，以获得指导知识。他们在培训阶段共同形成隐式教师，动态依赖标签和不断发展的学生表示。 LGD中的模块与学生检测器的端到端训练，并在推理中丢弃。实验上，LGD在各种探测器，数据集和广泛的任务上获得了体面的结果，如实例分段。例如，在MS-Coco DataSet中，LGD将Reset-50下的REDINENT改善2倍单尺度培训，从36.2％到39.0％地图（+ 2.8％）。它在2倍多尺度培训下使用Resnext-101 DCN V2等FCO的探测器增加了更强大的探测器，从46.1％到47.9％（+ 1.8％）。与古典教师的方法FGFI相比，LGD不仅在不需要佩金的教师而且还可以降低固有的学生学习超出51％的培训成本。

平均老师（MT）方案在半监督对象检测（SSOD）中被广泛采用。在MT中，通过手工制作的标签分配，采用了由教师的最终预测（例如，在无最大抑制（NMS）后处理之后）提供的稀疏伪标签（例如，在无最大抑制（NMS）后处理）。但是，稀疏到密集的范式使SSOD的管道复杂化，同时忽略了强大的直接，密集的教师监督。在本文中，我们试图直接利用教师的密集指导来监督学生培训，即密集至密集的范式。具体而言，我们建议逆NMS聚类（INC）和等级匹配（RM），以实例化密集的监督，而无需广泛使用的常规稀疏伪标签。 Inc带领学生像老师一样将候选箱子分组为NMS中的群集，这是通过学习在NMS过程中揭示的分组信息来实现的。在通过Inc获得了与教师相同的分组计划后，学生通过排名匹配进一步模仿了教师与聚类候选人的排名分配。借助拟议的Inc和RM，我们将密集的教师指导集成到半监督的对象检测（称为DTG-SSOD）中，成功地放弃了稀疏的伪标签，并在未标记的数据上提供了更有信息的学习。在可可基准上，我们的DTG-SSOD在各种标签率下实现了最先进的性能。例如，在10％的标签率下，DTG-SSOD将监督的基线从26.9提高到35.9地图，使以前的最佳方法软教师的表现优于1.9分。

深度学习方法需要大量的注释数据以优化参数。例如，附加具有准确边界框注释的数据集对于现代对象检测任务至关重要。但是，具有这样的像素准确性的标签是费力且耗时的，并且精心制作的标记程序对于降低人造噪声是必不可少的，涉及注释审查和接受测试。在本文中，我们关注嘈杂的位置注释对对象检测方法的性能的影响，并旨在减少噪声的不利影响。首先，当将噪声引入边界框注释中时，一阶段和两阶段检测器都会在实验上观察到明显的性能降解。例如，我们的合成噪声导致可可测试分裂的FCO探测器的性能从38.9％的AP降低到33.6％的AP，对于更快的R-CNN而言，COCO检测器的性能从38.9％的AP下降到37.8％的AP和33.7％的AP。其次，提出了一种基于贝叶斯过滤器进行预测合奏的自我纠正技术，以更好地利用教师学习范式后的嘈杂位置注释。合成和现实世界情景的实验始终证明了我们方法的有效性，例如，我们的方法将FCOS检测器的降解性能从33.6％的AP提高到可可的35.6％AP。