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Focal Loss 在早期的目标检测中，最头疼的问题是 正负样本极度不平衡 （背景太多，物体太少），且大量背景是“容易分类的负样本”。传统的交叉熵损失（BCE）会被这些海量的简单样本淹没。 为了解决这个问题，Focal Loss (FL) 引入了一个动态缩放因子： 对于正样本，损失大致为： \(-(1-p)^\gamma \log(p)\) 核心逻辑： 如果模型已经预测得很准了（概率 \(p\) 接近 \(1\) ），那么 \((1−p)^\gamma\) 就会趋近于 \(0\) ，从而 降低简单样本的权重 ，强迫模型去关注那些还没学好的“困难样本”。 focal loss 形式如下 \[\text{FL}(p,y) = \begin{cases} -\alpha(1-p)^\gamma log(p) & y = 1 \\ -(1-\alpha)p^\gamma log(1-p) & y=0 \end{cases}\tag{1}\] 详情参考： Focal Loss & RetinaNet GFL(Generalized Focal Loss) 论文地址：...

164. 最大间距 题目 给定一个无序的数组，找出数组在排序之后，相邻元素之间最大的差值。 如果数组元素个数小于 2，则返回 0。 Example 1: Input: [3,6,9,1] Output: 3 Explanation: The sorted form of the array is [1,3,6,9], either (3,6) or (6,9) has the maximum difference 3. 题解 如果进行排序，这里会超时。采用桶排序 基础排序算法 的思想，可以在线性时间解决。 首先建立桶，每个桶中只需要存放这个桶中元素的最大值和最小值。 我们期望将数组中的各个数等距离分配，也就是每个桶的长度相同，也就是对于所有桶来说，桶内最大值减去桶内最小值都是一样的。可以当成公式来记。 \[每个桶的长度=\max(1,\lfloor{{\max(nums)-\min(nums)}\over{len(nums)-1}}\rfloor)\tag{1}\]...

实现 方式一：使用 heapq 标准库 这是 Python 最快、最节省内存的方式，因为 heapq 底层是用 C 语言实现的。 小顶堆 (Min Heap) Python 的 heapq 默认就是小顶堆。 import heapq # 初始化 min_heap = [] # 添加元素 O(log N) heapq.heappush(min_heap, 5) heapq.heappush(min_heap, 2) heapq.heappush(min_heap, 8) # 查看堆顶 O(1) print(min_heap[0]) # 输出: 2 # 弹出堆顶 O(log N) pop_val = heapq.heappop(min_heap) print(pop_val) # 输出: 2 print(min_heap) # 输出: [5, 8] (注意：堆内部不一定有序，但堆顶一定是最小的) # 将已有的列表转化为堆 O(N) nums = [5, 7, 1, 3] heapq.heapify(nums) print(nums) #...

现代深度学习库对大多数操作都具有生产级的、高度优化的实现，这并不奇怪。但这些库究竟是什么魔法？他们如何能够将性能提高100倍？究竟怎样才能“优化”或加速神经网络的运行呢？在讨论高性能/高效DNNs时，我经常会问(也经常被问到)这些问题。 在这篇文章中，我将尝试带你了解在DNN库中卷积层是如何实现的。它不仅是在模型中最常见的和最重的操作，我还发现卷积高性能实现的技巧特别具有代表性——一点点算法的小聪明，非常多的仔细的调优和低层架构的开发。 我在这里介绍的很多内容都来自Goto等人的开创性论文：Anatomy of a high-performance matrix multiplication，该论文为OpenBLAS等线性代数库中使用的算法奠定了基础。 最原始的卷积实现 “过早的优化是万恶之源”——Donald Knuth 在进行优化之前，我们先了解一下基线和瓶颈。这是一个朴素的numpy/for循环卷积： ''' Convolve `input` with `kernel` to generate `output` input.shape =...

通过卷积和池化等技术可以将图像进行降维，因此，一些研究人员也想办法恢复原分辨率大小的图像，特别是在语义分割领域应用很成熟。 Upsampling（上采样）[没有学习过程] 在FCN、U-net等网络结构中，涉及到了上采样。上采样概念： 上采样指的是任何可以让图像变成更高分辨率的技术 。最简单的方式是 重采样和插值 ：将输入图片进行rescale到一个想要的尺寸，而且计算每个点的像素点，使用如双线性插值等插值方法对其余点进行插值来完成上采样过程。 在PyTorch中，上采样的层被封装在 torch.nn 中的 Vision Layers 里面，一共有4种： PixelShuffle Upsample UpsamplingNearest2d UpsamplingBilinear2d PixelShuffle 当stride = (1/r) < 1时，可以让卷积后的feature map变大——即分辨率变大，这个新的操作叫做sub-pixel convolution，具体原理可以看 “PixelShuffle：Real-Time Single Image and Video...

IOU(Intersection over Union) 特性(优点) IoU就是我们所说的 交并比 ，是目标检测中最常用的指标，在anchor-based的方法中，他的作用不仅用来确定正样本和负样本，还可以用来评价输出框（predict box）和ground-truth的距离。 \[IoU = \frac{|A \cap B|}{|A \cup B|} \] 可以说 它可以反映预测检测框与真实检测框的检测效果。 还有一个很好的特性就是 尺度不变性 ，也就是对尺度不敏感（scale invariant）， 在regression任务中，判断predict box和gt的距离最直接的指标就是IoU。 (满足非负性；同一性；对称性；三角不等性) import numpy as np def Iou(box1, box2, wh=False): if wh == False: xmin1, ymin1, xmax1, ymax1 = box1 xmin2, ymin2, xmax2, ymax2 = box2 else: xmin1, ymin1 =...

过程： 根据分类概率从小到大排序ABCDEF 从最大概率F开始，F与A～E的IOU是否大于阈值 大于的扔掉，从剩下的当中继续重复2～3 import numpy as np def nms(bbox, scores, Nt): if len(bbox) == 0: return [] bboxes = np.array(bbox) x1 = bboxes[:, 0] y1 = bboxes[:, 1] x2 = bboxes[:, 2] y2 = bboxes[:, 3] area = (x2 - x1 + 1) * (y2 - y1 + 1) order = np.argsort(scores) res = [] while order.size > 0: index = order[-1] res.append(bboxes[index]) x11 = np.maximum(x1[index], x1[order[:-1]]) ...

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使用多尺度训练，均是图像金字塔的多尺度处理。 SNIP 图像分类算法，比如ResNeXt-101 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 \(AP_{50}\)...

FPN 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。 详细结构 算法大致结构如下： 一个自底向上的线路，一个自顶向下的线路，横向连接 （lateral connection）。图中放大的区域就是横向连接，这里1*1的卷积核的主要作用是减少卷积核的个数，也就是减少了feature map的个数，并不改变feature map的尺寸大小。 自底向上 ：...

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End-to-end。 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的baseline。DETR第一个使用End to End的方式解决检测问题，解决的方法是把检测问题视作是一个set prediction problem，如下图所示。...

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 ： 对 所有 anchors 做前背景分类和bbox regression回归（learning offset） 对 foreground (iou>0.7) softmax scores由大到小排序anchors，提取 6000/12000(test/train) anchors( 已经在上一步进行好了 coord reg) 限定超出图像边界的 foreground anchors...

Motivation 我们知道object detection的算法主要可以分为两大类： two-stage detector和one-stage 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one-stage detector可以达到two-stage detector的准确率，同时不影响原有的速度。 既然有了出发点， 那么就要找one-stage detector的准确率不如two-stage detector的原因，作者认为原因是：样本的类别不均衡导致的 。我们知道在object detection领域，一张图像可能生成成千上万的candidate...