引入基于加权 IoU 的 WiseIoU 回归损失以提升 CT 图像检测鲁棒性

目前我的模型还差一个创新点,由于已经修改了backbone和AIFI,并且rt-detr的检查头不太好修改,CCFF这个模块我又不太想动它,目前就只能尝试修改损失函数

1.创新背景(为什么需要 WiseIoU)

在医学影像特别是钡餐超影 CT 图像中,存在 目标边界模糊、类间差异弱、噪声高 的特点。传统的 IoU/GIoU/CIoU 在边界回归时对异常样本敏感,容易出现:

  • 梯度震荡

  • 训练早期不稳定

  • 对小目标与模糊目标拟合不够

因此,需要一种更 平滑、更鲁棒 的回归损失。

2.WiseIoU 的核心思想

WiseIoU(WIoU)通过引入 动态加权因子(Wise Weighting) 对不同质量的预测框赋予不同梯度,同时加入平滑项,使得:

  • 高质量样本获得更高权重,促进精确框优化

  • 低质量样本减少梯度扰动,提高训练稳定性

  • 对模糊边界更友好,适合 CT 影像

其基本损失形式可写为:

其中权重项:

特点:小 IoU 区域的梯度更平滑,大 IoU 区域更精细优化。

因为我的 CT 数据边界模糊,所以 WiseIoU 可以缓解不稳定回归带来的误差。

3.WiseIoU 在本研究中的整合方式

在 rt-detr 框架中,我将原有的 CIoU 换成 WiseIoU,并依据医学小样本的特点调整了权重策略,使得模型在训练早期更加稳定。同时,我将 WiseIoU 与本文提出的 VEFN 与 PConv_Rep 模块组合,形成端到端优化结构。

实验如下:

模型 Precision Recall F1 mAP50 Params(M) GFLOPS
Baseline (rt-detr) 84.4% 70.7% 76.9% 80.3% 19.8 57.3
Baseline + WiseIoU 85.6% 79.3% 82.3% 86.1% 19.5 56.6

效果提升:

  • Recall 提升 +8.6%

  • F1 提升 +5.4%

  • mAP50 提升 +5.8%

说明 WiseIoU 对模糊边界、小目标非常友好。

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