【论文学习】2016 CVPR 目标检测必读paper

1、Deep residual learning for image recognition

        何凯明的代表作之一，获得了16年的bestpaper。文章不是针对目标检测来做的，但其解决了一个最根本的问题：更有力的特征。检测时基于Faster R-CNN的目标检测框架，使用ResNet替换VGG16网络可以取得更好的检测结果。（实际上，使用ResNet网络代替ZF, VGG, GoogleNet等网络模型无论在图像分类、目标检测还是图像分割等任务上都可以大大提高识别的准确率）

 

2、You only look once: Unified, real-time object detection

        这是16年的oral。这个工作在识别效率方面的优势很明显，可以做到每秒钟45帧图像，处理视频是完全没有问题的。YOLO最大贡献是提出了一种全新的检测框架——直接利用CNN的全局特征预测每个位置可能的目标，相比于R-CNN系列的region proposal+CNN 这种两阶段的处理办法可以大大提高检测速度。今年新出来的SSD方法虽然在识别率上边有了很大的提升，但YOLO的先驱作用是显而易见的。

 

3、LocNet: Improving Localization Accuracy for Object Detection

        IoU参数在Pascal VOC中为0.5。而2014年以来出现的MS COCO竞赛规则把这个IoU变成了0.5-1.0之间的综合评价值，也就是说，定位越准确，其得分越高，这也侧面反映了目标检测在评价指标方面的不断进步。那么如何产生更准确的目标位置呢？LocNet的解决方案是：针对每一个给定的初始框进行适当的放大，然后用一个CNN的网络回归出这个放大后的框包含的那个正确框的位置。为了达到这个目标，需要定义回归方式，网络以及模型。经过把原始的框（比如selective search生成的）进行再一次回归之后，再放入Fast R-CNN进行检测，在IoU=0.5的情况下，在Pascal VOC 数据集上mAP可以提升大约5个百分点，而IoU=0.7时可以达到13个百分点的提升，效果还是挺惊人的。

 

4、HyperNet: Towards Accurate Region Proposal Generation and Joint Object Detection

        文章的出发点为一个很重要的观察：神经网络的高层信息体现了更强的语义信息，对于识别问题较为有效；而低层的特征由于分辨率较高，对于目标定位有天然的优势，而检测问题恰恰是识别+定位，因此作者的贡献点在于如何将deep ConvNet的高低层特征进行融合，进而利用融合后的特征进行region proposal提取和进一步目标检测。不同于Faster R-CNN，文章的潜在Anchor是用类似于BING的方法通过扫描窗口的方式生成的，但利用的是CNN的特征，因此取得了更好的性能。通过以上的改进策略，HyperNet可以在产生大约100个region proposal的时候保证较高的recall，同时目标检测的mAP相对于Fast R-CNN也提高了大约6个百分点。

 

5、Inside-outside net: Detecting objects in context with skip pooling and recurrent neural networks

        这个工作的主要贡献有两个，第一个是如何在Fast R-CNN的基础之上增加context信息，所谓context在目标检测领域是指感兴趣的ROI周围的信息，可以是局部的，也可以是全局的。为此，作者提出了IRNN的概念，这也就是outside-network。第二个贡献是所谓skip-connection，通过将deep ConvNet的多层ROI特征进行提取和融合，利用该特征进行每一个位置的分类和进一步回归，这也就是inside-network。

 

6、SSD: Single Shot MultiBox Detector

        针对YOLO类算法的定位精度问题，2016年12月北卡大学教堂山分校的Wei Liu等提出SSD算法，将YOLO的回归思想和Faster R-CNN的anchor box机制结合。通过在不同卷积层的特征图上预测物体区域，输出离散化的多尺度、多比例的default boxes坐标，同时利用小卷积核预测一系列候选框的边框坐标补偿和每个类别的置信度。在整幅图像上各个位置用多尺度区域的局部特征图边框回归，保持YOLO算法快速特性的同时，也保证了边框定位效果和Faster R-CNN类似。但因其利用多层次特征分类，导致其对于小目标检测困难，最后一个卷积层的感受野范围很大，使得小目标特征不明显。