FPN论文阅读笔记

一、摘要

特征金字塔是识别系统中用于检测不同比例物体 的基本组件。FPN是一种具有侧向连接(lateral connections)的自上而下的网络结构,用来构建不同尺寸的具有高级语义信息 的特征图。

二、引言

针对识别尺寸差异很大物体的任务,论文总结了四种解决方法:
1、利用图像金字塔构建特征金字塔
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优点 :对每一种尺度的图像进行特征提取,能够产生多尺度的特征表示,每层特征图都具有较强的语义信息。
缺点 :(1)推理时间大幅增加;(2)占用内存巨大
2、常用目标检测网络
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使用单个高层特征图进行预测
3、卷积网络的金字塔型特征层级
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比如SSD就是利用不同层多尺度的特征图,但它存在的问题是:低层特征图语义信息不够,低层特征图的分辨率也不高 。SSD为了解决这个问题,它没有使用低层特征图,而是从conv4(一个到conv5)之后添加了几个新的卷积层用于多尺度。因此SSD错过了使用低层的高分辨率的特征图
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4、特征金字塔
本片论文使用的FPN,它能够使每一层不同尺度的特征图都具有较强的语义信息请添加图片描述

三、金字塔结构

1、自底向上

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FPN使用C2-C5进行预测(因为第一级的语义太低了),{C2,C3,C4,C5}表示conv2,conv3,conv4和conv5的输出层(最后一个残差block层)作为FPN的特征,分别对应于输入图片的下采样倍数为{4,8,16,32}

2、自顶向下

上采样采用最近邻插值法
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最近邻插值可以最大程度的保留特征图的语义信息,从而与bottom-up过程中相应的具有丰富空间信息(高分辨率,有利于定位)的特征图进行融合,从而得到既有良好空间信息又有强烈的语义信息的特征图。

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特征金字塔构造流程为:C5层先经过1X1卷积,改变特征图的特征数(文章中设置d为256,) ,M5通过上采样,在与C4经过1X1卷积后的特征图相加(对应相加),得到M4。同样地,会得到M3,M2。M层特征图再经过3X3卷积(以减轻最近邻差值带来的混叠影响)得到最终的P层。

RPN结构

Faster RCNN中的RPN是通过最后一层的特征图作为输入的,最后再经过3X3卷积,得到256个channel的卷积层,在分别经过两个1X1卷积得到类别得分和边框结果。对于特征图上的每一点,模型预设了9个框,它们包含不同的尺度和不同的长宽比例
FPN将RPN应用在了每一个P层,由于每个P层相对于原始图片具有不同的尺度,因此 作者将原始RPN中的尺度分离 (原来是利用3个不同尺度和比例生成9个anchor),让每个P层只处理一个尺度 ,具体来讲,是将{322, 642, 1282, 2562, 5122}这5中尺度应用在P2-P6这5个特征层上,每个特征层处理1:1,1:2,2:1三种比例,其中P6是有P5下采样得到的,用来处理512大小的框。
并且,上述的RPN网络参数是共享的。 因为研究发现共享与否对结果影响差别不大。这说明不同层级之间的特征具有相似的语义信息

### 图像取证的研究方向与论文笔记 图像取证(Image Forensics)是一门专注于分析和验证数字图像真实性的学科。它通过检测图像中的篡改痕迹来判断其真实性或完整性。以下是关于该领域的一些重要研究主题及其相关技术: #### 1. 基于传感器噪声的图像源设备识别 每台相机都有独特的成像特性,这些特性可以通过分析图像中的噪声模式提取出来。这种方法可以用于确定一张图片是否由特定设备拍摄。这种技术的核心在于利用相机传感器产生的固定图案噪声(Fixed Pattern Noise, FPN),并将其作为指纹特征进行匹配[^1]。 #### 2. JPEG压缩伪影分析 当一幅原始照片被多次保存为JPEG格式时,由于量化表的变化会在像素级别留下可追踪的信息。研究人员开发了多种算法来估计图像经历过的不同质量因子以及可能存在的剪切粘贴操作区域[^3]。 #### 3. 复制-移动伪造检测 复制-移动是一种常见的图像篡改手法,在同一幅图内部重复某些部分以隐藏对象或者增加背景细节。为了发现这类修改行为,通常采用分块比较策略配合哈希函数计算相似度得分矩阵,并进一步应用形态学运算去除误报点[^2]。 ```python import numpy as np from scipy.fftpack import dct def compute_dct_block(image_block): """Compute the DCT coefficients of an image block.""" return dct(dct(image_block.T).T) # Example usage with a hypothetical function to extract blocks from images. blocks = get_image_blocks(some_image) dcts = [compute_dct_block(block) for block in blocks] ``` 上述代码片段展示了如何使用离散余弦变换(DCT)处理图像区块的数据预处理阶段之一;这是许多高级图像取证方法的基础步骤之一。 #### 4. 照明一致性检验 自然场景下的光照条件应该保持一致。如果某个局部区域表现出异常的颜色分布,则可能是后期合成的结果。基于物理模型的方法能够有效揭示此类矛盾之处。 --- ### 结论 综上所述,现代图像取证不仅依赖传统计算机视觉技巧,还融合了统计学习理论、信号处理等领域的新进展共同推动这一交叉科学向前发展。未来随着人工智能特别是深度神经网络架构的发展,预计会有更多自动化程度更高的解决方案涌现出来解决当前面临的挑战。
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