論文の概要: Probabilistic Object Detection with Conformal Prediction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.07549v1
- Date: Fri, 08 May 2026 10:23:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-11 19:43:38.990782
- Title: Probabilistic Object Detection with Conformal Prediction
- Title(参考訳): 等角予測を用いた確率的物体検出
- Authors: Christopher Ries, Moussa Kassem Sbeyti, Nicolas Bianco, Nadja Klein,
- Abstract要約: Conformal Prediction (CP) は、有限サンプル被覆保証付き予測セットを構築するための分布自由な方法である。
標準の非スケールCPは入力間で固定幅の予測間隔を生成し、不確かさの予測に不要な幅をもたらす。
IoUは19%,IoUは39%,CPは39%であった。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 2.21658458251407
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Conformal Prediction (CP) is a distribution-free method for constructing prediction sets with marginal finite-sample coverage guarantees, making it a suitable framework for reliable uncertainty quantification in safety-critical object detection. However, object detection introduces structured multi-output predictions, complicating the application of classical CP theory developed for single outputs. In addition, standard, unscaled CP produces fixed-width prediction intervals across inputs, leading to unnecessary width for low-uncertainty predictions. While scaled CP addresses this by adapting the interval width to an input-dependent uncertainty estimate, prior work has neither systematically compared unscaled and scaled CP for multi-class object detection, nor integrated CP with a complementary uncertainty quantification method in this setting. We fill this gap by: (i) applying CP coordinate-wise to bounding box corners with a Bonferroni correction for box-level guarantees; (ii) scaling the resulting intervals using per-prediction aleatoric uncertainty estimates derived from a probabilistic object detector trained with loss attenuation, evaluated in uncalibrated and two calibrated variants; (iii) extending to a two-step pipeline that constructs prediction sets for the class using RAPS and conditions the conformalized bounding boxes on the predicted class set. Across three autonomous driving datasets (KITTI, BDD, CODA), including a cross-domain setting under distribution shift, scaled CP consistently improves interval sharpness over unscaled CP, achieving up to 19% higher IoU and 39% lower interval scores, without sacrificing coverage. Class-wise calibration further improves coverage for both variants with a negligible effect on sharpness. Together, these improvements yield more actionable uncertainty estimates for real-time, real-world object detection.
- Abstract(参考訳): コンフォーマル予測 (CP) は、有限サンプル被覆保証の限界付き予測セットを構築するための分布のない手法であり、安全クリティカルな物体検出における確実な定量化に適したフレームワークである。
しかし、オブジェクト検出は構造化されたマルチアウトプット予測を導入し、単一の出力のために開発された古典的なCP理論の適用を複雑にする。
さらに、標準の非スケールCPは入力間で固定幅の予測間隔を生成し、不確かさの予測に不要な幅をもたらす。
スケールされたCPは、入力依存不確実性推定に間隔幅を適用することでこの問題に対処するが、先行研究は、マルチクラスオブジェクト検出のための非スケールおよびスケールされたCPを体系的に比較したり、この設定で補完的な不確実性定量化法と統合したりしなかった。
私たちはこのギャップを次のように埋める。
一 箱レベルの保証のためにボンフェロニ補正を施した有界箱隅にCP座標を施すこと。
二 損失減衰の訓練を受けた確率的物体検出装置から導かれる予測のアレタリック不確実性推定を用いて、未校正変種及び2種の校正変種で評価した結果の区間を拡大すること。
三 RAPSを用いてクラスに対する予測セットを構築し、予測されたクラスセット上の共形化境界ボックスを条件とする二段階パイプラインに拡張すること。
分散シフト下のクロスドメイン設定を含む3つの自律運転データセット(KITTI、BDD、CODA)全体で、スケールされたCPは、非スケールのCPよりもインターバルシャープネスを一貫して改善し、カバーを犠牲にすることなく最大19%のIoUと39%の低インターバルスコアを達成する。
クラスワイドキャリブレーションは、シャープネスに対する無視的な影響で、両方の変種に対するカバレッジをさらに改善する。
これらの改善により、リアルタイム、現実世界の物体検出のためのより実用的な不確実性推定が得られる。
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