目标检测--SPP-Net

论文文献:Spatial Pyramid Pooling in Deep Convolutional Networks for Visual Recognition

算法流程图

目标检测--SPP-Net_第1张图片

1、SPP-Net解决的问题

R-CNN存在的问题
  1. 在用selective search方法对原图进行提取了2000个Proposal,在卷积之前要对每个Proposal进行Wrap或Crop,降低了检测的精确度。
  2. 对于每一个原图的Proposal都要进行一次卷积,也就是每张图2000次,计算量太大。
SPP-Net解决的策略
  1. 通过Spatial Pyramid Pooling解决了深度网络固定输入层尺寸的这个限制,使得网络可以享受不限制输入尺寸带来的好处。
  2. 对于每一张原图只需要整体卷积一次,然后将用selective search方法对原图进行提取的Proposal区域映射到卷积特征层从而得到全链接的输入层。

2、SPP-Net相对R-CNN的改进点

SPP-Net相对R-CNN的改进点

  1. 特征图上的对应的特征区域的维度不满足全连接层的输入要求?
    目标检测--SPP-Net_第2张图片
    作者使用Spatial Pyramid Pooling解决了该问题,也就是在卷积层和全连接层之间增加一个Spatial Pyramid Pooling Layer。如上图所示,假设原图输入是224x224,对于conv5出来后的输出是13x13x256的,可以理解成有256个这样的Filter,每个Filter对应一张13x13的feature Map。如果像上图那样将feature Map分成1x1(金字塔底座),2x2(金字塔中间),4x4(金字塔顶座)三张子图,分别做Max Pooling后,出来的特征就是(16+4+1)x256 维度。即使原图的输入不是224x224,出来的特征依然是(16+4+1)x256维度。这样就实现了不管图像尺寸如何池化n的输出永远是 (16+4+1)x256 维度。
  2. 如何从一个region proposal 映射到feature map的位置?
    要搞定这个问题,需要首先清楚感受野等概念和计算方法。下面从感受野、感受野上面的坐标映射及原始图像的ROI如何映射三方面阐述。
  3. 感受野
    • 概念
      在卷积神经网络中,感受野的定义是卷积神经网络每一层输出的特征图(Feature Map)上的像素点在原始图像上映射的区域大小。
    • 计算方法
output field size = ( input field size - kernel size + 2*padding ) / stride + 1

其中output field size 是卷积层的输出,input field size 是卷积层的输入,也是上一层的感受野,所以,

input field size = (output field size - 1)* stride - 2*padding + kernel size
  1. 感受野上的坐标映射
    • 计算公式
      对于Convolution/Pooling Layer:
      在这里插入图片描述
      对于Neuronlayer(ReLU/Sigmoid/…):
      在这里插入图片描述
      其中p_i为第i层的感受野的坐标,s_i为Stride的大小,k_i为感受野的大小。
    • 例子
      上面是计算任意一个Layer输入输出的坐标映射关系,如果是计算任意Feature Map之间的关系,只需要用 简单的组合就可以得到,下图是一个简单的例子:
      目标检测--SPP-Net_第3张图片
    • 简化
      何凯明在SPP-NET中使用的是简化版本,将2小节公式中的Padding都设为 k_i/2 向下取整,然后简化为:
      在这里插入图片描述
  2. 原始图像的ROI如何映射(简化版)
    SPP-NET是把原始ROI的左上角和右下角 映射到Feature Map上的两个对应点。 有了Feature Map上的两队角点就确定了对应的Feature Map 区域(下图中橙色)。
    目标检测--SPP-Net_第4张图片
    左上角取,在这里插入图片描述右下角的点取在这里插入图片描述,在这里插入图片描述。其中S为坐标映射的简化计算版本,即所有步长的乘积。

SPP-Net的缺点

SPP也需要训练CNN提取特征,然后训练SVM分类这些特征。需要巨大的存储空间,并且分开训练也很复杂。

你可能感兴趣的:(深度学习,深度学习,SPP,目标检测)