NMS——卷积网络改进实现

本文探讨了如何使用卷积神经网络(ConvNet)改进非极大值抑制(NMS)方法,重点在于制作Score Map和IOU层。作者通过网络结构解释了如何处理bounding box,以解决传统NMS中阈值选择的挑战,并介绍了训练目标和损失函数的设计。

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本文介绍了用卷积神经网络改进传统NMS的方法,文章来源于2016ICLR《A CONVNET FOR NON-MAXIMUM SUPPRESSION》,该文章状态为正在审核。

1-传统的NMS

NMS,非极大值抑制,在很多计算机视觉问题中有着重要应用,尤其是目标检测领域。

以人脸检测为例,通常的流程为3步:

(1)通过滑动窗口或者其它的object proposals方法产生大量的候选窗口;

(2)用训练好的分类器对候选窗口进行分类,该过程可以看做是一个打分的过程;

(3)使用NMS对上面的检测结果进行融合(因为一个目标可能被检测出多个窗口,而我们只希望保留一个)。

如下图是(2)分类检测之后的结果:
这里写图片描述

以此图为例,传统的NMS,首先选定一个IOU阈值,例如为0.25。然后将所有4个窗口(bounding box)按照得分由高到低排序。然后选中得分最高的窗口,遍历计算剩余的3个窗口与该窗口的重叠面积比例(IOU),如果IOU大于阈值0.25,则将窗口删除。然后,再从剩余的窗口中选中一个得分最高的,重复上述过程。直至所有窗口都被处理。

假如0.25是一个不错的阈值,

### 使用卷积神经网络进行水下目标检测 #### 选择合适的模型架构 对于水下目标检测任务,经过多个版本YOLO算法的深入分析和实验对比,发现YOLOv8是最适合的选择之一[^1]。该模型不仅具备较高的检测精度,在处理速度上也表现出色。 #### 数据预处理与增强技术的应用 考虑到水下环境特殊性带来的挑战——如光线衰减、散射效应等因素影响视觉效果,因此有必要采取有效的图像前处理措施。具体而言,可以运用基于物理特性的成像模型来进行校正补偿;亦或是借助于深度学习框架下的端到端解决方案完成质量提升过程[^2]。 #### 迁移学习策略助力快速部署 鉴于获取大量标注样本存在一定难度,故此引入迁移学习机制显得尤为重要。通过借鉴已有的成熟网络结构(例如MobileNet),并对其最后几层实施针对性调整,能够有效缩短训练周期的同时保证性能指标不打折扣[^3]。此外,针对特定应用场景定制化设计特征提取模块同样有助于改善整体表现。 #### 关键组件解析及优化建议 为了进一步强化系统鲁棒性和泛化能力,可以从以下几个方面着手改进: - **骨干网选取**:优先考虑那些轻量化且高效的backbone设计方案; - **损失函数定义**:结合实际需求设定合理的评价准则,比如Focal Loss可用于解决类别不平衡问题; - **后处理逻辑编写**:合理设置NMS阈值等超参数以过滤冗余预测框。 ```python import torch from ultralytics import YOLO model = YOLO('yolov8n.yaml') # 加载YOLOv8 nano配置文件 results = model.train(data='custom_dataset', epochs=100, imgsz=640) def detect_objects(image_path): results = model.predict(source=image_path) boxes = [] for result in results: box_data = result.boxes.cpu().numpy() if len(box_data) != 0: for bbox in box_data: x_min, y_min, x_max, y_max = int(bbox[0]), int(bbox[1]), int(bbox[2]), int(bbox[3]) confidence = float(bbox[4]) class_id = int(bbox[5]) boxes.append([x_min, y_min, x_max, y_max, confidence, class_id]) return boxes ```
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