Simple-Faster-RCNN源码学习笔记

最新推荐文章于 2024-08-11 11:06:15 发布

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本文围绕Simple-Faster-RCNN源码展开学习。介绍了多个源文件及其中的方法和类，如bbox_tools.py中的loc2bbox等方法，可进行边界框转换、IoU计算等；region_proposal_network.py中的方法用于生成Anchors；creator_tool.py中的类用于生成RoIs和处理正负样本。

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Simple-Faster-RCNN 源码学习

项目github地址: https://github.com/chenyuntc/simple-faster-rcnn-pytorch

源码

源文件: model/utils/bbox_tools.py

方法: loc2bbox(src_bbox, loc)

参数含义:

src_bbox描述的是bbox的坐标.
loc表示的偏移(offsets)和缩放尺度(scales).

给出边界框的偏移及缩放尺寸,该函数将表示转换为2D的图像坐标.
即通过对原边界框src_bbox附加上loc对应的变换,从而得到新的边界框.

先将坐标表示法src_bbox转换成中心表示法 $p_x,p_y,p_w,p_h$
再结合loc数组中的偏移和缩放 $d_x,d_y,d_w,d_h$
根据如下公式,做转换并得到 $g_x,g_y,g_h,g_w$ :
$g_y = d_yp_h+p_y$
$g_x = d_xp_w+p_x$
$g_h = d_hexp({p_h})$
$g_w = d_wexp({p_w})$
得到中心表示法 $g_x,g_y,g_h,g_w$ ,以后,再经过一步转换得到坐标表示法dst_bbox.
$dst_{x1} = g_x-0.5g_w$
$dst_{x2} = g_x+0.5g_w$
$dst_{y1} = g_y-0.5g_h$
$dst_{y2} = g_y+0.5g_h$

方法: bbox2loc(src_bbox, dst_bbox)

参数含义:

src_bbox描述的是第一个bbox的坐标.
dst_bbox描述的是第二个bbox的坐标.

返回值: 返回从src_bbox变换到dst_bbox所需要的偏移和缩放信息.

方法: bbox_iou(bbox_a, bbox_b)

计算二者的IoU的值,即 $\frac{Area(A∩B)}{Area(A∪B)}$ .
如果参数 $a$ 的维度是 $(N, 4)$ ,参数 $b$ 的维度是 $(K, 4)$ ,那么返回值的维度就是 $(N, K)$

方法: generate_anchor_base(base_size=16, ratios=[0.5, 1, 2],anchor_scales=[8, 16, 32])

生成多种(样例是3种)不同面积(面积即为base_size*anchor_scales)的Anchor, 每一种Anchor又会生成多种(样例中是3种)具有不同长宽比的Anchor.(样例中总Anchors数目是9种)

最后将生成的Anchor全部都统一到图像坐标表示法返回.

源文件: model/region_proposal_network.py

方法: _enumerate_shifted_anchor(anchor_base, feat_stride, height, width)

用于生成所有的Anchors,传入anchor_base,对于特征图的每一个像素点位置,都生成A个Anchors,总共就是 $K * A$ 个Anchors,其中K是像素点的数量.

返回值的形状是 $(K * A, 4)$

方法:RegionProposalNetwork.forward(self, x, img_size, scale=1.)

经过1层 $3 * 3$ 的卷积层,做一下语义变换,从而得到 $h$ 作为特征响应图.
在这里插入图片描述
再后面特征响应图 $h$ 经过2个分支,分别产生Anchor的前景得分以及中心表示法坐标.

其中rpn_fg_scores即Anchor的前景得分,rpn_scores是同时包含前景背景的得分,rpn_locs表示的是Anchor的中心表示法的坐标.

上述代码的意思是:对于Batch中的每一个样本,把用RPN预测的Anchor坐标,前景得分,图像大小,以及所有Anchor坐标,图片大小等信息传入proposal_layer中去,可以得到一些Anchor.
最后,该方法返回:rpn_locs,rpn_scores,rois,roi_indices,anchor等信息.
值得注意的是,训练时仅返回2000个roi,测试时仅返回300个.

源文件: creator_tool.py

类: ProposalCreator

该类是可调用的,它接收RPN预测的一些Anchor的坐标,前景分数,以及特征图所生成的所有Anchor等信息,并且用于生成RoIs.
在这里插入图片描述
为了生成Proposal,先将anchor的中心表示法转换为图像坐标表示法.
为了防止生成的Proposal越界,我们需做一个clip操作,使得最小值为0,最大值为对应维度的最大值.

随后将宽度和高度小于阈值的proposal丢掉.

对所有proposal,按照其前景分进行排序,并且一开始只取前n_pre_nms个.
随后再进行non_maximum_supression非最大值抑制,就是说交叉度大的几个Anchors只保留前景分最大的,返回的时候,只返回n_post_nms个框,训练时这个值为2000,测试时这个值为300…

类: ProposalTargetCreator

在这里插入图片描述
对于给定的RoIs,对于每一个RoI,将其与所有的GT(Ground Truth)进行比对,求其 $I o U$ ,随后选择最大的 $I o U$ 的索引作为gt_assigment,这个值设置为max_iou.并且计算出前景框的索引pos_index,从中随机选取大概64个正样本.

同理,从中选取相等数量的作为负样本.
在这里插入图片描述
将正负样本叠加在一起,返回与之对应的样本roi,gt框,gt框索引.