Faster R-CNN小结

1. 从Fast R-CNN到Fast R-CNN

 

由图可见，Faster-RCNN引入了RPN网络（region proposal network）来代替selective-search，

这使得整个网络实现了端到端，即在统一的架构处理所有问题。这也是比Fast更快的原因，避免了selective-search的过程，而全替换为CNN网络。

2. 细节

　　很多相似的步骤在上一节Fast R-CNN叙述过，这节主要了解一下它的RPN的步骤和在后面它做分类与回归是怎么回归边框的。

　　下面是整个流程图。

 

 

 

　　2.1 Backbone

　　　　　　也就是经过Backbone得到Feature Map的网络，其中Backbone有很多可以选择，比如Resnet，VGG等等，这里图中给的是VGG16。

　　　　　　输出是1 * 256 * 38 * 50的大小

 

　　2.2 FPN

　　　　

　　　　　　它的目的就是为了生成region proposal，

　　　　　　首先，它通过3 * 3卷积，这里这个3 * 3卷积相当于是一个承接上面步骤的一个操作，可有可无，

　　　　　　其次，分两条支路，上面一条做分类，下面一条做回归。

　　　　　　　　先说上面这条，它先通过1 * 1卷积，改变特征的通道数变为 1 * 18 * 38 * 50，为什么这里是18，可理解为2 * 9 ，把每个特征点映射回映射回原图的感受野的中心点当成一个基准点，然后围绕这个基准点选取k个不同scale、aspect ratio的anchor。论文中3个scale（三种面积），3个aspect ratio( {1:1,1:2,2:1} )，在这一步它产生anchor，每个特征像素点要产生9种不同的anchor，然后每个anchor分类为0或者1，故为2，所以将生成2 * 9 * 38 * 50 = 17100 anchors。然后经过reshape，这里因为要方便softmax做回归，所及将它reshape成2通道的（38 * 9） * 50，可以理解为它本来是横着放的形状，通过reshape，将它竖着放，便于分类。然后第二个reshape再单纯地将它变回去1 * 18 * 38 * 50。

 

　　　　　　　　再说下面这条回归，它也是先通过1 * 1卷积，改变特征的通道数变为 1 * 36 * 38 * 50，这里为什么是36呢， 可理解为4 * 9， 9是9个anchor，4则是4个targets，分别对应proposal的中点坐标和它的宽高即（x，y，w，h）。但这里它回归的并不是（x，y，w，h），而是它的偏移量Δx和Δy，为什么呢，因为不均衡，假如回归x和y的话，有一个大物体，预测与目标之间相距30pixel， 而小物体可能只差5 pixel，因此损失会比较偏向于大物体。

　　　　　　　　具体回归方法：

　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　解释一下，粉色圈起来的是网络生成的偏移量，即predict box 对anchor的偏移，灰色的是我们自己算的偏移量，即ground truth 对anchor的偏移，称为Encode，而学习目标自然就是让前者接近后者的值。蓝色的圈则是我们想要的称为Decode。

　　　　2.3 ROI Pooling &分类与回归

　　　　　　　　与上一节Fast R-CNN相似，就不赘述了。

 

3. 总结

 　　对比Fast R-CNN,Faster现在增加的RPN网络可以与其他3个阶段共用同一个特征提取结果了，省掉了selective-search的时间。

 

 

 

 

参考目录：

　　　　　　RCNN系列———LogM’s Blog

　　　　　　Faster R-CNN———大熊的机器梦的文章