Computer Vision

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Focal Loss & RetinaNet

Computer Vision
2024-12-31
Motivation 我们知道object detection的算法主要可以分为两大类：twostage detector和onestage detector。前者是指类似Faster RCNN，RFCN这样需要region proposal的检测算法，这类算法可以达到很高的准确率，但是速度较慢。虽然可以通过减少proposal的数量或降低输入图像的分辨率等方式达到提速，但是速度并没有质的提升。后者是指类似YOLO，SSD这样不需要region proposal，直接回归的检测算法，这类算法速度很快，但是准确率不如前者。作者提出focal loss的出发点也是希望onestage detector可以达到twostage detector的准确率，同时不影响原有的速度。 既然有了出发点，那么...
#CV #Object Detection
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R-FCN

Computer Vision
2024-12-31
动机 Faster RCNN是首个利用CNN来完成proposals的预测的，之后的很多目标检测网络都是借助了Faster RCNN的思想。而Faster RCNN系列的网络都可以分成2个部分： 1. Fully Convolutional subnetwork before RoI Layer 1. RoIwise subnetwork 第1部分就是直接用普通分类网络的卷积层，用其来提取共享特征，然后一个RoI Pooling Layer在第1部分的最后一张特征图上进行提取针对各个RoIs的特征向量（或者说是特征图，维度变换一下即可），然后将所有RoIs的特征向量都交由第2部分来处理（分类和回归），而第二部分一般都是一些全连接层，在最后有2个并行的loss函数：softmax和smooth...
#CV #Self-Supervised
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Faster R-CNN

Computer Vision
2024-12-31
总体流程 RPN RPN在Extractor输出的feature maps的基础之上，先增加了一个3x3卷积，然后利用两个1x1的卷积分别进行二分类（是否为正样本）和位置回归。进行分类的卷积核通道数为9×2（9个anchor，每个anchor二分类，使用交叉熵损失），进行回归的卷积核通道数为9×4（9个anchor，每个anchor有4个位置参数）。 接下来RPN做的事情就是利用（AnchorTargetCreator）将20000多个候选的anchor选出2000个proposal并采样256个positive 进行分类和回归位置loss计算。具体过程如下： proposal 前向过程中会做 NMS ： 1. 对所有 anchors 做前背景分类和bbox regression回归（lea...
#CV #Object Detection
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DETR

Computer Vision
2024-12-31
原理分析 网络架构: 本文的任务是Object detection，用到的工具是Transformers，特点是Endtoend。 目标检测的任务是要去预测一系列的Bounding Box的坐标以及Label， 现代大多数检测器通过定义一些proposal，anchor或者windows，把问题构建成为一个分类和回归问题来间接地完成这个任务。文章所做的工作，就是将transformers运用到了object detection领域，取代了现在的模型需要手工设计的工作，并且取得了不错的结果。在object detection上DETR准确率和运行时间上和Faster RCNN相当；将模型 generalize 到 panoptic segmentation 任务上，DETR表现甚至还超过了其他...
#Object Detection #CV #transformer
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目标检测小目标问题概述

Computer Vision
2024-12-31
在深度学习目标检测中，特别是人脸检测中，由于分辨率低、图像模糊、信息少、噪声多，小目标和小人脸的检测一直是一个实用和常见的难点问题。然而，在过去几年的发展中，也出现了一些提高小目标检测性能的解决方案。本文将对这些方法进行分析、整理和总结。 图像金字塔和多尺度滑动窗口检测 一开始，在深学习方法成为流行之前，对于不同尺度的目标，通常是从原始图像开始，使用不同的分辨率构建图像金字塔，然后使用分类器对金字塔的每一层进行滑动窗口的目标检测。 在著名的人脸检测器MTCNN中，使用图像金字塔法检测不同分辨率的人脸目标。然而，这种方法通常是缓慢的，虽然构建图像金字塔可以使用卷积核分离加速或简单粗暴地缩放，但仍需要做多个特征提取，后来有人借其想法想出一个特征金字塔网络FPN，在不同层融合特征，只需要一次正向计...
#CV #Object Detection
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目标检测的遮挡问题概述

Computer Vision
2024-12-31
SoftNMS/DIoUNMS softnms参考： SoftNMS 可以看到，SoftNMS与传统NMS的区别在于对score分数调整的处理。如果是传统的NMS操作，那么当 B 中的 b_i 和 [Math] 的IoU值大于阈值 N_t ，那么就从 B 和 S 中去除该box；对于SoftNMS而言是先计算 [Math] 与 b_i 的IoU，然后IoU经过一个函数输出最后与 s_i 相乘最终得到box的分数。 其中 s_i 的score遵循IoU越大，分数越低的原则（IoU越大，越可能是背景），所以 s_i 定义如下： 考虑到上式是不连续的，并且当达到N_t的NMS阈值时会施加突然的惩罚， 如果惩罚函数是连续的，那将是理想的，否则它可能导致检测结果的排序列表的突然改变（集合D中的scor...
#CV #Object Detection
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Path Aggregation Blcok

Computer Vision
2024-12-31
FPN 1.结构区别 （a）图片金字塔生成特征金字塔：缩放图片比例 （b）通常的CNN网络结构 （c）多尺度特征融合的方式：像SSD（Single Shot Detector）就是采用这种多尺度特征融合的方式，没有上采样过程，即从网络不同层抽取不同尺度的特征做预测，这种方式不会增加额外的计算量。作者认为SSD算法中没有用到足够低层的特征（在SSD中，最低层的特征是VGG网络的conv4_3），而在作者看来足够低层的特征对于检测小物体是很有帮助的。 （d）FPN：这是本文要讲的网络，FPN主要解决的是物体检测中的多尺度问题，通过简单的网络连接改变，在基本不增加原有模型计算量的情况下，大幅度提升了小物体检测的性能。通过高层特征进行上采样和低层特征进行自顶向下的连接，而且每一层都会进行预测。 2....
#Object Detection #CV
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多尺度问题概述

Computer Vision
2024-12-31
一、传统的图像金字塔 最开始在深度学习方法流行之前，对于不同尺度的目标，大家普遍使用将原图构建出不同分辨率的图像金字塔，再对每层金字塔用固定输入分辨率的分类器在该层滑动来检测目标，以求在金字塔底部检测出小目标；或者只用一个原图，在原图上，用不同分辨率的分类器来检测目标，以求在比较小的窗口分类器中检测到小目标。经典的基于简单矩形特征(Haar)+级联Adaboost与Hog特征+SVM的DPM目标识别框架，均使用图像金字塔的方式处理多尺度目标，早期的CNN目标识别框架同样采用该方式，但对图像金字塔中的每一层分别进行CNN提取特征，耗时与内存消耗均无法满足需求。但该方式毫无疑问仍然是最优的。值得一提的是，其实目前大多数深度学习算法提交结果进行排名的时候，大多使用多尺度测试。同时类似于SNIP使用...
#CV #Object Detection
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SNIPER

Computer Vision
2024-12-31
SNIPER的关键是减少了SNIP的计算量。SNIP借鉴了multiscale training的思想进行训练，multiscale training是用图像金字塔作为模型的输入，这种做法虽然能够提高模型效果，但是计算量的增加也非常明显，因为模型需要处理每个scale图像的每个像素，而SNIPER（Scale Normalization for Image Pyramids with Efficient Resampling）算法以适当的比例处理ground truth（称为chips）周围的上下文区域，在训练期间每个图像生成的chips的数量会根据场景复杂度而自适应地变化，由于SNIPER在采样后的低分辨率的chips上运行，故其可以在训练期间收益于Batch Normalization，...
#CV #Object Detection
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SNIP

Computer Vision
2024-12-31
1. 检测任务的困难 图像分类算法，比如ResNeXt101 32 × 48d网络结构，在Imagenet数据集上的Top5准确率已经98%左右，Top1为85%。对于图像检测算法，最好的模型在coco数据集上的效果 AP_{50} 为62%，显然，总体上来看，准确率差了20个点左右，那么问题来了，为什么检测算法比识别算法的效果低这么多呢？ 1.1 尺度差异 作者认为原因在于，检测任务中的目标存在较大的尺度变化（large scale variation）。作者统计了Imagenet和COCO数据集的特点，如下图， 其中，横坐标表示目标相对于原图的比例，纵坐标表示累计分布（cumulation distribution function）。显然，由图中可以看出，COCO数据集中50%的目标相...
#CV #Object Detection
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ThunderNet

Computer Vision
2024-12-31
网络整体介绍 ThunderNet的整体架构如下图所示。 ThunderNet使用320×320像素作为网络的输入分辨率。整体的网络结构分为两部分：Backbone部分和Detection部分。网络的骨干部分为SNet，SNet是基于ShuffleNetV2进行修改得到的。 网络的检测部分，利用了压缩的RPN网络，修改自LightHead RCNN网络用以提高效率。 并提出Context Enhancement Module整合局部和全局特征增强网络特征表达能力。 并提出Spatial Attention Module空间注意模块，引入来自RPN的前后景信息用以优化特征分布。 backbone 部分 1.输入分辨率 为了加快推理（前向操作）速度，作者使用320320大小的输入图像。需要注意的...
#CV #Object Detection #轻量化
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TridentNet

Computer Vision
2024-12-31
在正式介绍之前，先简单回顾一下现有的两大类方法。第一大类，也是从非Deep时代，乃至CV初期就被就被广泛使用的方法叫做image pyramid。在image pyramid中，我们直接对图像进行不同尺度的缩放，然后将这些图像直接输入到detector中去进行检测。虽然这样的方法十分简单，但其效果仍然是最佳，也后续启发了SNIP这一系列的工作。单论性能而言，multiscale training/testing仍然是一个不可缺少的组件。然而其缺点也是很明显的，测试时间大幅度提高，对于实际使用并不友好。 另外一大类方法，也是Deep方法所独有的，也就是feature pyramid。最具代表性的工作便是经典的FPN了。这一类方法的思想是直接在feature层面上来近似image pyramid...
#CV #Object Detection
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