目标检测中Regional Proposal到底是什么,RPN和Region Proposal、Proposals三者联系

候选区域—Region Proposal

目标检测是计算机视觉当中很重要的一个任务,不仅要识别出图像中包含物体的类别,还要对各个物体进行较精确的定位,定位的方式为给出一个包含该物体的框。

简单来说就是在一张图像中能够检测出物体所在的区域并且给出物体类别概率,其核心可以分为定位与识别两大模块。
定位是指我们在目标图像中锁定物体所在的区域,然后送入分类网络完成物体的识别。

Region Proposal是一个区域,bounding box就是这个区域的4条边,而这4条边是用一个4维向量来表示的。

Region Proposals 是Region Proposal Network(RPN) 产生的候选簇,最终检测的结果就是从这里挑的。proposal是算法(传统\深度)提取的候选簇。

### Proposal目标检测中的概念 Proposal是指经过初步筛选调整后的候选区域,这些区域更有可能包含目标物体且数量较少。相比于Anchor作为初始的“锚点”,Proposal已经过一定的优化处理,能够更好地聚焦于潜在的目标位置[^1]。 ### Proposal的作用 Proposal的主要作用在于缩小搜索范围,提高检测效率。具体而言: - **减少计算复杂度**:通过对图像中可能存在对象的区域进行预选,减少了后续阶段需要处理的数据量; - **提升精度**:相比随机选取或密集采样方式,基于Proposal的方法可以在保持较低漏检率的同时显著降低误报率; - **辅助多尺度检测**:对于不同大小的对象,可以通过调节Proposal生成策略来适应多种尺寸的变化[^2]。 ### Proposal的生成方法 常见的Proposal生成方法有以下几种: #### Selective Search Selective Search是一种无监督的学习算法,它通过层次化的方式组合相似的小块区域形成更大的假设区域。该方法首先对原始图片应用超像素分割得到大量细粒度片段,接着按照一定规则逐步合并相邻片段直到满足停止条件为止。最终输出一系列具有多样性的候选框供下一步分析使用。 #### Region Proposal Networks (RPN) Region Proposal Network是Faster R-CNN框架的一部分,专门用来高效地生产高质量的Proposals。网络结构由卷积层构成,在特征图上滑动窗口预测每个位置处是否存在前景实例及其大致轮廓。为了兼顾速度与准确性,RPN采用了锚机制定义多个比例尺下的默认边界框,并针对每一个执行二分类判断(即背景vs. 前景),同时还进行了回归修正以微调建议框的具体参数值。 ```python import torch.nn as nn class RPN(nn.Module): def __init__(self, input_channels=512, num_anchors=9): super(RPN, self).__init__() # 卷积层用于提取局部特征 self.conv = nn.Conv2d(input_channels, 512, kernel_size=3, stride=1, padding=1) # 对应于每个anchor box的类别得分(前景/背景),共num_anchors个 self.cls_score = nn.Conv2d(512, num_anchors * 2, kernel_size=1) # 预测相对于anchor boxes的偏移量(x,y,w,h),同样也是num_anchors组 self.bbox_pred = nn.Conv2d(512, num_anchors * 4, kernel_size=1) def forward(self, features): x = F.relu(self.conv(features)) cls_scores = self.cls_score(x).permute(0, 2, 3, 1).contiguous().view(-1, 2) # 调整维度顺序便于softmax操作 bbox_preds = self.bbox_pred(x).permute(0, 2, 3, 1).contiguous().view(-1, 4) # 同理调整bbox预测结果 return cls_scores, bbox_preds ```
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