論文の概要: Model-agnostic explainable artificial intelligence for object detection
in image data
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.17249v1
- Date: Thu, 30 Mar 2023 09:29:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-31 13:47:21.180731
- Title: Model-agnostic explainable artificial intelligence for object detection
in image data
- Title（参考訳）: 画像データにおける物体検出のためのモデル非依存説明可能な人工知能
- Authors: Milad Moradi, Ke Yan, David Colwell, Matthias Samwald, Rhona Asgari
- Abstract要約: ブラックボックスの説明は、内部にアクセスせずにAIシステムの決定を説明することを指す。
我々は,AIに基づく物体検出システムに新たなマスキングアプローチを採用することにより,マスキングによるブラックボックス物体検出記述を提案する。
BODEMは、オブジェクト検出器の動作を説明し、その脆弱性を明らかにするために効果的に使用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.166838247105607
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Object detection is a fundamental task in computer vision, which has been
greatly progressed through developing large and intricate deep learning models.
However, the lack of transparency is a big challenge that may not allow the
widespread adoption of these models. Explainable artificial intelligence is a
field of research where methods are developed to help users understand the
behavior, decision logics, and vulnerabilities of AI-based systems. Black-box
explanation refers to explaining decisions of an AI system without having
access to its internals. In this paper, we design and implement a black-box
explanation method named Black-box Object Detection Explanation by Masking
(BODEM) through adopting a new masking approach for AI-based object detection
systems. We propose local and distant masking to generate multiple versions of
an input image. Local masks are used to disturb pixels within a target object
to figure out how the object detector reacts to these changes, while distant
masks are used to assess how the detection model's decisions are affected by
disturbing pixels outside the object. A saliency map is then created by
estimating the importance of pixels through measuring the difference between
the detection output before and after masking. Finally, a heatmap is created
that visualizes how important pixels within the input image are to the detected
objects. The experimentations on various object detection datasets and models
showed that BODEM can be effectively used to explain the behavior of object
detectors and reveal their vulnerabilities. This makes BODEM suitable for
explaining and validating AI based object detection systems in black-box
software testing scenarios. Furthermore, we conducted data augmentation
experiments that showed local masks produced by BODEM can be used for further
training the object detectors and improve their detection accuracy and
robustness.
- Abstract（参考訳）: 物体検出はコンピュータビジョンの基本的な課題であり、大規模かつ複雑なディープラーニングモデルを開発することで大きく進歩してきた。
しかし、透明性の欠如は、これらのモデルの普及を許さない大きな課題である。
説明可能な人工知能は、ユーザーがaiベースのシステムの振る舞い、決定ロジック、脆弱性を理解するのに役立つ方法を開発する研究分野である。
ブラックボックスの説明は、内部にアクセスせずにAIシステムの決定を説明することを指す。
本稿では,AIを用いた物体検出システムに新たなマスキング手法を採用することにより,マスキングによるブラックボックスオブジェクト検出記述法(BODEM)の設計と実装を行う。
入力画像の複数バージョンを生成するために,局所マスキングと遠隔マスキングを提案する。
ローカルマスクは対象オブジェクト内のピクセルを妨害し、物体検出器がこれらの変化にどう反応するかを理解するために使用され、遠方のマスクは物体の外側のピクセルを乱すことによって検出モデルの判断がどのように影響を受けるかを評価するために使用される。
次に、マスキング前後の検出出力の差を測定することにより、画素の重要性を推定し、サリエンシマップを作成する。
最後に、検出されたオブジェクトに対する入力画像内の重要画素の可視化を行うヒートマップを作成する。
様々なオブジェクト検出データセットとモデルの実験により、BODEMはオブジェクト検出の振る舞いを効果的に説明し、その脆弱性を明らかにすることができることが示された。
これにより、BODEMはブラックボックスソフトウェアテストシナリオにおけるAIベースのオブジェクト検出システムの説明と検証に適している。
さらに,BODEMが生成する局所マスクを用いて物体検出器のさらなる訓練を行い,検出精度とロバスト性を向上させるデータ拡張実験を行った。
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