目标检测学习笔记（自用）

原创已于 2023-08-24 10:48:57 修改

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#学习

于 2022-03-10 15:54:17 首次发布

目标检测是在图片中对可变数量的目标进行查找和分类

传统目标检测算法

Viola-Jones（人脸检测）

Haar特征抽取

训练人脸分类器（Adaboost算法等）

滑动窗口

HOG+SVM（行人检测，Opencv实现）

提取HOG特征

训练SVM分类器

利用滑动窗口提取目标区域，进行分类判断

NMS

输出检测结果

DPM（物体检测）

HOG的扩展，利用SVM训练得到物体的梯度

计算DPM特征图

计算响应图（root filter 和part filter）

Latent SVM分类器训练

检测识别

NMS（非极大值抑制算法） 为了消除多余的框，找到最佳的物体检测的位置。选取邻域分数最高的窗口，抑制分数低的窗口。

Soft-NMS（非极大值抑制算法）相邻区域内的检测框的分数进行调整而非彻底抑制，提高了高检索率情况下的准确率，在低检索率时仍能对物体检测性能有明显提升。

深度学习目标检测算法

two-stage

CNN卷积特征，端到端的目标检测（RPN网络）准确度高，速度相对one-stage慢，核心组件CNN网络，RPN网络。

CNN网络设计原则：从简单到复杂再到简单的卷积神经网，多尺度特征融合的网络，更轻量级的CNN网络。

RPN网络：区域推荐（Anchor机制），ROI Pooling，分类和回归

one-stage

使用CNN卷积特征，直接回归物体类别概论和位置坐标值（无region proposal），准确度低，速度相对two-stage快。核心组件：CNN网络，回归网络。

SSD算法

直接回归目标类别和位置，不同尺度的特征图上预测，端到端训练，图像分辨率比较低，也能保证检测精度。

R-CNN

  * 步骤
    * 1、找出可能存在的候选区域， 得出2000个候选区域，统一成大小
      * 通过选择性搜索（SS）算法，进行筛选 * 大小统一：通过crop +warp
    * 2、进行CNN提取特征，得出2000特征向量
      * 使用AlexNet的结构，输入要去227 * 227 * 提取出的特征会会保存在磁盘当中
      * [2000,  4096]
    * 3、**20个SVM进行分类，得到 2000 * 20的得分矩阵**
      * 20:代表你的目标检测当前数据集一共需要检测20种类别* 得出[2000, 20]的得分矩阵，打分
    * 4、进行NMS，提出候选框
      * 理解NMS的整个过程，* 假设现在滑动窗口有：A、B、C、D、E 5个候选框，
        - 第一轮：假设B是得分最高的，与B的IoU＞0.5删除。现在与B计算IoU，DE结果＞0.5，剔除DE，B作为一个预测结果
        - 第二轮：AC中，A的得分最高，与A计算IoU，C的结果＞0.5，剔除C，A作为一个结果
    * 5、修正bbox，对bbox做回归微调
      * 通过线性回归，特征值是候选区域，目标是对应的GT. * 建立回归方程学习参数。

  * R-CNN的训练过程
    * 预训练+微调
    * 当前我们业务的数据集（正负样本标记）
    * 预训练：别人已经在大数据集上训练好的CNN网络参数模型，model1
    * 微调：利用标记好的样本，输入到model1当中，继续训练，得出model2（CNN网络）
    * 训练SVM分类器，每个类别训练一个分类器
    * 特征M * 4096 ， 一个SVM，4096 * 20
      * 正负样本标记结果（100个猫，900个非猫）
      * 总共得到4096 * 20的SVM权重
    * 回归训练：
      * 筛选候选框，只对那些跟ground truth的IoU超过某个阈值且IOU最大的region proposal回归
      * 训练得到回归的参数

R-CNN的总结
    * 缺点：
    * 训练速度慢
    * 占用磁盘空间大
    * 训练阶段多
    * 图片变形

YOLO

* 改进速度：YOLO

* 448 * 448
* 一个网络解决
* 输出 7 * 7 * 30
* 7 * 7=49个像素值，理解成49个单元格，49 * 2 = 98 个bbox框
* 30 = 两个bbox( 4 + 1 + 4 + 1) + 20（单元格的代表概率）
* 筛选一个bbox作为训练：
* 通过confidence进行筛选
* confidence由网络输出，（进行标记）
* 每一个单元格：输出一个confidence高的bbox位置，一个概率大的类别
* 训练过程：**所以如何判断一个grid cell中是否包含object呢？**如果一个object的ground truth的中心点坐标在一个grid cell中，那么这个grid cell就是包含这个object，也就是说这个object的预测就由该grid cell负责。