Fast RCNN算法详解

最新推荐文章于 2024-06-28 22:36:07 发布
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分类专栏： 目标检测
Fast R-CNN 是 Ross Girshick 在2015年提出的一种改进的目标检测算法，相较于之前的 RCNN 方法，它通过简化流程、统一特征提取与分类回归等步骤，显著提高了检测速度。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

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Girshick, Ross. “Fast r-cnn.” Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision. 2015.


继2014年的RCNN之后，Ross Girshick在15年推出Fast RCNN，构思精巧，流程更为紧凑，大幅提升了目标检测的速度。在Github上提供了源码。

同样使用最大规模的网络，Fast RCNN和RCNN相比，训练时间从84小时减少为9.5小时，测试时间从47秒减少为0.32秒。在PASCAL VOC 2007上的准确率相差无几，约在66%-67%之间.

思想

基础：RCNN

简单来说，RCNN使用以下四步实现目标检测：
a. 在图像中确定约1000-2000个候选框
b. 对于每个候选框内图像块，使用深度网络提取特征
c. 对候选框中提取出的特征，使用分类器判别是否属于一个特定类
d. 对于属于某一特征的候选框，用回归器进一步调整其位置
更多细节可以参看这篇博客。

改进：Fast RCNN

Fast RCNN方法解决了RCNN方法三个问题：

问题一：测试时速度慢
RCNN一张图像内候选框之间大量重叠，提取特征操作冗余。
本文将整张图像归一化后直接送入深度网络。在邻接时，才加入候选框信息，在末尾的少数几层处理每个候选框。

问题二：训练时速度慢
原因同上。
在训练时，本文先将一张图像送入网络，紧接着送入从这幅图像上提取出的候选区域。这些候选区域的前几层特征不需要再重复计算。

问题三：训练所需空间大
RCNN中独立的分类器和回归器需要大量特征作为训练样本。
本文把类别判断和位置精调统一用深度网络实现，不再需要额外存储。

以下按次序介绍三个问题对应的解决方法。

特征提取网络

基本结构

图像归一化为224×224直接送入网络。

前五阶段是基础的conv+relu+pooling形式，在第五阶段结尾，输入P个候选区域（图像序号×1+几何位置×4，序号用于训练）？。
这里写图片描述

注：文中给出了大中小三种网络，此处示出最大的一种。三种网络基本结构相似，仅conv+relu层数有差别，或者增删了norm层。

roi_pool层的测试(forward)

roi_pool层将每个候选区域均匀分成M×N块，对每块进行max pooling。将特征图上大小不一的候选区域转变为大小统一的数据，送入下一层。
这里写图片描述

roi_pool层的训练(backward)

首先考虑普通max pooling层。设xi” role=”presentation” style=”position: relative;”>xixi为输出层的节点。

∂L∂xi={
Fast R-CNN算法
大彤小忆的博客
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  Fast R-CNN算法是作者Ross Girshick继R-CNN后的又一力作。R-CNN虽然取得了不错的成绩，但是其缺点也很明显。Fast R-CNN同样使用VGG-16网络结构，与R-CNN相比训练时间快9倍，测试时间快213倍，准确率从62%提升至66%(再Pascal voc数据集上)。Fast R-CNN主要是解决R-CNN存在的问题： 测试训练速度慢，主要是提取候选区域的特征慢：R-CNN首先从测试图中提取2000个候选区域，然后将这2000个候选区域分别输入到预训练好的CNN中提取特征
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