Discriminative Learning of Deep Convolutional Feature Point Descriptors 论文阅读笔记

介绍

该文提出一种基于深度学习的特征描述方法，并且对尺度变化、图像旋转、透射变换、非刚性变形、光照变化等具有很好的鲁棒性。该算法的整体思想并不复杂，使用孪生网络从图块中提取特征信息（得到一个128维的特征向量），并且使用L2距离来描述特征之间的差异，目标是让匹配图块特征之间的距离缩短，让不匹配图块特征之间的距离增大。

数据集及模型结构

1. 数据集

   论文使用的是一个叫做MVS的建筑物数据集，包含了1.5M张\(64 \times 64\)张的灰度图来自500K个3D points。

2. 网络的结构:

3.损失函数：

\[l\left(\mathbf{x}_{1}, \mathbf{x}_{2}\right)=\left\{\begin{array}{cc} \left\|D\left(\mathbf{x}_{1}\right)-D\left(\mathbf{x}_{2}\right)\right\|_{2}, & p_{1}=p_{2} \\ \max \left(0, C-\left\|D\left(\mathbf{x}_{1}\right)-D\left(\mathbf{x}_{2}\right)\right\|_{2}\right), & p_{1} \neq p_{2} \end{array}\right. \]

解释一下，C是一个最小距离阈值；两个图像块$ x_1, x_2$,如果它们来自同一个3D point \(pi\),则使用（1）的上半部分计算损失函数，否则使用下半部分计算损失函数。

4. Mining

论文作者提出了一个训练模型的创新方法：

随着训练的进行，随机选择的负向样本之间的距离很容易就超过阈值C，使得损失变成0，无法有效的对网络进行训练了。也就是说，随机选择的负向样本太简单了，他们本身之间的距离就很大，无法有效的训练网络。因此作者希望能够从数据集中寻找到“困难”的样本，什么才算是困难样本呢，对于负向样本而言，就是他们之间的距离很小，非常相似，但却不属于一个3D点；对于正向样本而言，就是他们属于同一个3D点，但特征之间的距离却很大。这样的样本对模型训练有很好的促进作用。为了实现这个目标，作者先随机采样了一个包含\(s_n\) 个点的负样本集，然后经过一次正向的运算（网络正向传播）并计算损失，然后仅保留其中\(s_n^H\)个点构成的困难样本子集，并将这部分的损失反向传播回去，对网络参数进行训练。对于正向样本也采用同样的策略，来挖掘困难样本。

结果：

Last

		这个PR curves应该与是某个指标有关，以后遇到了再查阅。