Cascade R-CNN:Delving into High Quality Object Detection)

这篇文章解析了Cascade R-CNN如何通过级联多个基于不同IOU阈值的检测网络,逐步提高预测质量。它解决了Faster RCNN中RPN生成的低质量Proposal问题,通过逐层筛选和回归,实现更精确的对象检测。

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Cascade R-CNN:Delving into High Quality Object Detection)

文章解读:

1 创新点

cascade R-CNN算法是CVPR2018的文章,通过级联几个检测网络达到不断优化预测结果的目的,与普通的级联不同的是,cascade RCNN的几个检测网络是基于不同IOU阈值确定的正负样本上训练得到的;
在这里插入图片描述
文章基于上述出发点:
(a)中u=0.5也是常用的正负样本界定的阈值,但是当阈值取0.5的时候会有较多的误检,recall较高,predict比较低;
(b)用u=0.7阈值可以减少物件,但是检测效果不一定好。predict精确度比较高,recall较低;
(c)和(d)中横坐标表示输入的proposal和ground truth的IOU值,纵坐标表示输出的proposal和ground truth的IOU值。当一个检测模型采用u=0.6的时候,相对其他的较好;
简单讲cascade R-CNN是由一系列的检测模型组成,每个检测模型都基于不同IOU阈值的正负样本训练得到,前一个检测模型的输出作为后一个检测模型的输入,因此是stage by stage的训练方式,而且越往后的检测模型,其界定正负样本的IOU阈值是不断上升的。

2 网络示意图

在这里插入图片描述
(a)表示Faster RCNN
(b)是迭代式的bbox回归,从图也非常容易看出思想,就是前一个检测模型回归得到的bbox坐标初始化下一个检测模型的bbox,然后继续回归,这样迭代三次后得到结果。
(c)是Integral Loss,表示对输出bbox的标签界定采取不同的IOU阈值,因为当IOU较高时,虽然预测得到bbox很准确,但是也会丢失一些bbox。
(d)本文的cascade RCNN与(b)最大的不同点在于cascade RCNN中的检测模型是基于前面一个阶段输出进行训练,而不是3个检测模型都是基于初始的数据进行训练的。

算法思路

1 backbone

深度学习分类网络

2 neck

在这里插入图片描述

3 head

4 总结

RPN提出的proposals大部分质量不高,导致没办法直接使用高阈值的detector,Cascade RCNN使用cascade回归作为一种重采样的机制,逐个stage提高proposal的IOU值,从而使得前一个stage重新采样过的proposals能够适应下一个有更高阈值的stage

### Cascade R-CNN 和 Hierarchical Task Cascade (HTC) #### Cascade R-CNN Cascade R-CNN 是一种用于目标检测的改进方法,通过级联多个阶段来逐步提高边界框预测的质量。每个阶段都由一个二分类器组成,负责区分前景和背景以及调整候选区域的位置。这种设计使得模型能够更精确地定位物体并减少误检率[^1]。 ```python class CascadeRCNN(nn.Module): def __init__(self, num_stages=3): super(CascadeRCNN, self).__init__() self.num_stages = num_stages # 定义每一阶段的特征提取网络和其他组件... def forward(self, x): proposals = initial_proposals(x) for stage in range(self.num_stages): refined_bboxes = refine_bounding_boxes(proposals, stage) proposals = select_high_quality_proposals(refined_bboxes) return final_predictions ``` #### Hierarchical Task Cascade (HTC) HTC 扩展了 Cascade R-CNN 的概念,在单个框架内联合处理多种视觉任务,如实例分割、人体姿态估计等。该架构采用分层的方式依次完成不同子任务的学习过程,并利用共享卷积特征图加速计算效率。具体来说,HTC 将整个流程分为几个连续的任务模块,每个模块专注于特定类型的输出生成工作[^2]。 ```python class HTCDetector(nn.Module): def __init__(self): super(HTCDetector, self).__init__() # 初始化各层次任务处理器... def forward(self, input_image): shared_features = extract_shared_convolutional_features(input_image) detection_results = [] segmentation_masks = [] keypoints_estimations = [] current_input = shared_features for task_module in self.task_modules: outputs = task_module(current_input) update_current_state(outputs) store_intermediate_outputs(detection_results, segmentation_masks, keypoints_estimations) combine_all_tasks_output() return combined_result ``` 在论文方面,《Cascade R-CNN: Delving into High Quality Object Detection》深入探讨了如何构建高效的目标检测系统;而《Libra R-CNN: Towards Balanced Learning for Object Detection》则介绍了平衡学习策略的应用案例。对于 HTC,《Hierarchical Relation Network for Instance Segmentation》提供了详细的理论基础和技术实现说明[^3]。 关于代码资源,MMDetection 库是一个很好的开源项目,它实现了上述两种算法以及其他先进的计算机视觉技术。可以从 GitHub 上获取最新版本的源码进行研究和开发测试[^4]。
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