论文笔记 DETR

detr

摘要和引言

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• 不需要proposal，不需要基于anchor的先验知识(比如预训练的模型)，也不需要NMS进行筛选，直接端到端不需要后处理
• 利用transformer的全局建模能力，看成集合预测问题，不会输出很多冗余的框，直接端到端，不需要NMS，简化了训练和部署
• NMS:非极大值抑制，抑制掉冗余的框
• anchor:滑动窗口，需要手动设计特征并判断提取，会产生大量候选框；直到Faster RCNN出现直接使用RPN网络预测候选框，使用神经网络取代计算特征过程，直接使用神经网络输出anchor是否包含物体，anchor指在不同尺寸的特征图的每个点设置N个不同尺寸的框框。
• 使用二分图匹配的方式替代冗余的框，解码器时使用了learned object queries，类似anchor了，并行输出检测框
• 简单！只需支持CNN和transformer即可部署！
• 同时尝试了分割任务，只需加一个分割头即可
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• 图像通过CNN获取特征，然后拉直送入transformer，encoder进一步学习全局信息，每一个点与其他的点就有交互了，decoder出一系列预测框；其中transformer中还需要与object queries（限定出多少框，文中为100个框 ）进行交互；最后使用二分图匹配计算loss。取决于物体数量，选出对应的独一无二的几个框后，再正常计算类别loss和bandingbox的loss。
• 推理时前面相同，在生成一系列预测框后，卡一个输出的置信度，比如大于0.7的，被当作前景物体保留下来
• 对大物体表现非常好，小物体上比较差，但之后deformable DETR出现，通过多尺度特征，解决了小物体问题，并解决了训练太慢的问题

相关工作

• 第一部分讲下集合预测问题，和大家怎么解决的；第二部分讲了transformer为什么不是自回归
• 之前两阶段的proposal，一阶段的anchor，和物体中心点；都和初始的猜测非常相关。后处理对预测结果非常重要
• 之前有基于集合的目标函数，也有匈牙利算法二分图匹配，也有使用RNN进行编码解码，但由于没使用transformer，骨干网络输出的特征不够强，需要人工干预

详细模型

1. 基于集合的目标函数:
   • 输出为固定的集合，输出N个框，然后进行二分图匹配，匈牙利算法是解决二分图匹配的最好算法
   • 使用scipy中的自带函数输入花费矩阵，输出最优排列，即为每个人分配最擅长的工作，最后的总花费最小，在本问题就是100个预测框与ground truth的几个框组成花费矩阵。
   • 花费就是为loss，使用函数计算分类loss和边界框loss组成花费，分类loss和边界框loss在同样的取值空间中，边界框loss没有只使用L1loss，而是加上了IOUloss，一起计算来减少框的大小对loss的影响
   • 这与proposal和anchor一个原理，不过强行一对一匹配；先算出最优匹配再算loss
     
2. DETR的结构
   • object queries:一个可学习的position embedding
   • FFN:全连接层
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实验

• 与Faster RCNN的对比：
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• encoder学到了什么？可以把物体分割的很好，可视化：
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• 实验了transformer为3、6、9层的不同效果：
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• deconder学到了什么？对边缘极值点进行了学习
• object queries学到了什么？自学了适应数据集的anchor，