目标检测 Sparse DETR(2022)详细解读


Sparse DETR 通过以下方式改进了DETR:

  1. 稀疏注意力:Sparse DETR 优化了交叉注意力机制,使其仅关注图像中可能包含目标的区域,而不是整个图像。这减少了计算量和提高了效率。
  2. 前景预测器的监督:Sparse DETR 特别关注前景目标的预测。它通过解码器的交叉注意力图(DAM,Decoder’s Cross-Attention Map)来实现这一点。DAM是基于解码器的查询和编码器的先验(来自编码器的输出)计算的。

前景预测器和交叉注意力图(DAM)

  1. 前景预测器:这是一个网络头,用于预测图像中的哪些区域是前景(即包含目标的区域)。
  2. 交叉注意力图(DAM)
    • DAM是通过解码器的查询和编码器的先验之间的交叉注意力计算得到的。
    • DAM用于确定解码器的哪些查询应该关注编码器的哪些位置,从而帮助模型集中注意力在包含目标的区域。
    • 通过这种方式,Sparse DETR 能够更有效地将解码器的查询与相关的编码器特征关联起来,从而提高目标检测的准确性。
### Sparse DETR目标检测模型介绍 Sparse DETR是一种优化后的基于Transformer的目标检测框架,旨在减少计算资源消耗的同时保持高性能。传统DETR虽然实现了端到端的目标检测流程,但在处理小尺寸物体方面存在不足之处[^3]。为了克服这些问题,研究者们探索了不同的改进方案。 #### 主要特点 - **稀疏注意力机制**:不同于原始DETR中的全连接多头自注意力层,Sparse DETR采用了更高效的稀疏化策略。这种改变使得模型能够在不牺牲精度的情况下显著降低参数量和推理时间。 - **动态卷积增强**:通过引入动态卷积操作,增强了对于不同尺度特征的学习能力,特别是针对小型物体的识别效果得到了明显改善。 - **轻量化设计**:整体架构更加紧凑简洁,减少了不必要的复杂度,从而提高了实际应用中的部署效率。 ```python import torch.nn as nn from sparse_detr.backbone import build_backbone from sparse_detr.transformer import build_transformer class SparseDETR(nn.Module): def __init__(self, backbone, transformer, num_classes): super().__init__() self.backbone = backbone self.input_proj = nn.Conv2d(backbone.num_channels[-1], d_model=transformer.d_model, kernel_size=1) self.transformer = transformer self.class_embed = nn.Linear(transformer.d_model, num_classes + 1) def forward(self, samples: NestedTensor): features, pos = self.backbone(samples) # 获取骨干网输出及位置编码 src, mask = features[-1].decompose() assert mask is not None hs = self.transformer(self.input_proj(src), mask, pos[-1])[0] outputs_class = self.class_embed(hs) out = {'pred_logits': outputs_class} return out ``` 此代码片段展示了如何构建一个简单的Sparse DETR模型结构,其中包含了主干网络、输入投影层以及转换器组件。需要注意的是,在真实场景下还需要实现其他辅助功能如损失函数定义等。
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