Datawhale零基础入门CV赛事-task1赛题理解

Datawhale零基础入门CV赛事-task1赛题理解

赛题理解

赛题来源自Google街景图像中的门牌号数据集(The Street View House Numbers Dataset, SVHN),并根据一定方式采样得到比赛数据集。数据集报名后可见并可下载,该数据来自真实场景的门牌号。训练集数据包括3W张照片,验证集数据包括1W张照片,每张照片包括颜色图像和对应的编码类别和具体位置;为了保证比赛的公平性,测试集A包括4W张照片,测试集B包括4W张照片。Datawhale零基础入门CV赛事-task1赛题理解_第1张图片

本次赛题的难点是需要对不定长的字符进行识别,与传统的图像分类任务有所不同

在字符识别研究中,有特定的方法来解决此种不定长的字符识别问题,比较典型的有CRNN字符识别模型。
在本次赛题中给定的图像数据都比较规整,可以视为一个单词或者一个句子。在赛题数据中已经给出了训练集、验证集中所有图片中字符的位置,因此可以首先将字符的位置进行识别,利用物体检测的思路完成。 所以推荐用CRNN与YOLO解题

CRNN

在以前的OCR任务中,识别过程分为两步:单字切割和分类任务。我们一般都会讲一连串文字的文本文件先利用投影法切割出单个字体,在送入CNN里进行文字分类。但是此法已经有点过时了,现在更流行的是基于深度学习的端到端的文字识别,即我们不需要显式加入文字切割这个环节,而是将文字识别转化为序列学习问题,虽然输入的图像尺度不同,文本长度不同,但是经过DCNN和RNN后,在输出阶段经过一定的翻译后,就可以对整个文本图像进行识别,也就是说,文字的切割也被融入到深度学习中去了。
现今基于深度学习的端到端OCR技术有两大主流技术:CRNN OCR和attention OCR。其实这两大方法主要区别在于最后的输出层(翻译层),即怎么将网络学习到的序列特征信息转化为最终的识别结果。这两大主流技术在其特征学习阶段都采用了CNN+RNN的网络结构,CRNN OCR在对齐时采取的方式是CTC算法,而attention OCR采取的方式则是attention机制。本文将介绍应用更为广泛的CRNN算法。

CRNN
网络结构包含三部分,从下到上依次为:

  • 卷积层,使用CNN,作用是从输入图像中提取特征序列;
  • 循环层,使用RNN,作用是预测从卷积层获取的特征序列的标签(真实值)分布;
  • 转录层,使用CTC,作用是把从循环层获取的标签分布通过去重整合等操作转换成最终的识别结果;

YOLO

YOLO将物体检测作为回归问题求解。基于一个单独的end-to-end网络,完成从原始图像的输入到物体位置和类别的输出。从网络设计上,YOLO与rcnn、fast rcnn及faster rcnn的区别如下:
YOLO训练和检测均是在一个单独网络中进行。YOLO没有显示地求取region proposal的过程。而rcnn/fast rcnn 采用分离的模块(独立于网络之外的selective search方法)求取候选框(可能会包含物体的矩形区域),训练过程因此也是分成多个模块进行。Faster rcnn使用RPN(region proposal network)卷积网络替代rcnn/fast rcnn的selective
search模块,将RPN集成到fast rcnn检测网络中,得到一个统一的检测网络。尽管RPN与fast rcnn共享卷积层,但是在模型训练过程中,需要反复训练RPN网络和fast rcnn网络(注意这两个网络核心卷积层是参数共享的)。
YOLO将物体检测作为一个回归问题进行求解,输入图像经过一次inference,便能得到图像中所有物体的位置和其所属类别及相应的置信概率。而rcnn/fast rcnn/faster rcnn将检测结果分为两部分求解:物体类别(分类问题),物体位置即bounding box(回归问题)。

Datawhale零基础入门CV赛事-task1赛题理解_第2张图片##### YOLO检测网络包括24个卷积层和2个全连接层,如下图所示
Datawhale零基础入门CV赛事-task1赛题理解_第3张图片

其中,卷积层用来提取图像特征,全连接层用来预测图像位置和类别概率值。YOLO网络借鉴了GoogLeNet分类网络结构。不同的是,YOLO未使用inceptionmodule,而是使用1x1卷积层(此处1x1卷积层的存在是为了跨通道信息整合)+3x3卷积层简单替代。YOLO论文中,作者还给出一个更轻快的检测网络fast YOLO,它只有9个卷积层和2个全连接层。使用titan x GPU,fast YOLO可以达到155fps的检测速度,但是mAP值也从YOLO的63.4%降到了52.7%,但却仍然远高于以往的实时物体检测方法(DPM)的mAP值。

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