Detection---RPN

本文深入探讨了区域提议网络(RPN)的概念,其作为目标检测的重要组成部分,能够从任意大小的输入图像中生成一系列矩形对象提议,每个提议都附带一个对象得分。文章详细介绍了RPN的架构,包括通过n×n卷积层和两个并行的1×1卷积层实现的区域提议生成过程。此外,还提供了RPN在Python中的代码实现示例,展示了如何生成锚框(anchor),并将其可视化在输入图像上。

1.定义:

What’s RPN?

A Region Proposal Network(PRN) takes an image (of any size) as input and outputs a set of 
rectangular Object proposals , each with an objectness score.

What’s the architecture of RPN?

This architecture is naturally implemented with an n×n convolutional layer followed
by two sibling 1 × 1 convolutional layers (for reg and cls, respectively).

2.代码实现:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.patches as patches
import pylab
import cv2

# feature map size
size_Y = 53
size_X = 80
# Scale ratio between input_image to feature map
rpn_stride = 8
# Definition anchor
scales = [1,2,4]
ratios = [0.5,1,2]

def anchor_gen(size_X,size_Y,rpn_stride,scales,ratios):
    scales,ratios = np.meshgrid(scales,ratios)
    scales,ratios = scales.flatten(),ratios.flatten()
    scalesY = scales*np.sqrt(ratios)
    scalesX = scales/np.sqrt(ratios)


    shiftX = np.arange(0, size_X) * rpn_stride
    shiftY = np.arange(0, size_Y) * rpn_stride
    shiftX,shiftY = np.meshgrid(shiftX,shiftY)
    centerX,anchorX = np.meshgrid(shiftX,scalesX)
    centerY,anchorY = np.meshgrid(shiftY,scalesY)
    anchor_center = np.stack([centerY,centerX],axis=2).reshape(-1,2)
    anchor_size = np.stack([anchorY,anchorX],axis=2).reshape(-1,2)
    boxes = np.concatenate([anchor_center-0.5*anchor_size,anchor_center+0.5*anchor_size],axis=1)
    return boxes

if __name__=='__main__':
    anchors = anchor_gen(size_X,size_Y,rpn_stride,scales,ratios)
    plt.figure(figsize=(10,10))
    img = cv2.imread("./person.jpg", 1)
    img = cv2.resize(img,None,fx=0.125,fy=0.125,interpolation=cv2.INTER_CUBIC)
    print(img.shape)
    Axs = plt.gca()

    for i in range(anchors.shape[0]):
        box = anchors[i]
        rec = patches.Rectangle((box[0],box[1]),box[2]-box[0],box[3]-box[1],edgecolor="r",facecolor="none")
        Axs.add_patch(rec)

    plt.imshow(img)
    pylab.show()

3.结果:

### mmdetection框架中的Faster R-CNN实现与教程 #### Faster R-CNN简介 Faster R-CNN是一种流行的目标检测算法,它通过引入区域提议网络(Region Proposal Network, RPN),实现了端到端的训练过程。该模型不仅提高了检测速度,还提升了准确性[^1]。 #### MMDetection框架概述 MMDetection是一个模块化设计的对象检测工具箱,基于PyTorch构建。其特点在于高度灵活的设计允许用户轻松定制不同组件来满足特定应用场景的需求。对于希望深入理解或应用Faster R-CNN的研究人员来说,这是一个理想的平台[^3]。 #### 安装指南 为了使用mmdetection中的Faster R-CNN模型,首先需要安装必要的依赖项并配置环境: ```bash git clone https://github.com/open-mmlab/mmdetection.git cd mmdetection pip install -r requirements/build.txt pip install -v -e . ``` 确保CUDA版本兼容,并按照官方文档完成剩余设置步骤。 #### 配置文件说明 在`configs/faster_rcnn/`目录下可以找到多个预定义好的配置文件用于不同的骨干网和数据集组合。例如,默认情况下有一个名为`faster_rcnn_r50_fpn_1x_coco.py` 的文件适用于COCO数据集上的实验。这些配置文件包含了超参数设定以及路径指向等重要信息。 #### 训练流程展示 启动训练之前,请确认已准备好标注过的图像及其对应的标签文件。下面是一条简单的命令行指令用来开始一轮完整的训练周期: ```bash python tools/train.py configs/faster_rcnn/faster_rcnn_r50_fpn_1x_coco.py --gpu-id=0 ``` 此操作将在单GPU上执行指定配置下的Faster R-CNN训练任务。 #### 测试与评估方法 当模型收敛后,可以通过如下方式对其进行测试并对结果进行量化分析: ```bash python tools/test.py configs/faster_rcnn/faster_rcnn_r50_fpn_1x_coco.py checkpoints/Faster_R_CNN_epoch_x.pth --eval bbox ``` 这里假设已经保存了一个经过良好训练得到的最佳权重文件`checkpoints/Faster_R_CNN_epoch_x.pth` 。上述命令将会输出各类别的AP值以及其他性能指标。
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