CNN交通场景解析--Spatial as Deep: Spatial CNN for Traffic Scene Understanding

Spatial as Deep: Spatial CNN for Traffic Scene Understanding
AAAI 2018

https://github.com/cardwing/Codes-for-Lane-Detection
https://github.com/harryhan618/SCNN_Pytorch
https://github.com/XingangPan/SCNN

数据库问题
Caltech Lanes Dataset (Aly 2008) and the recently released TuSimple Benchmark Dataset (TuSimple 2017) consists of 1224
and 6408 images with annotated lane markings respectively

自建的数据库 北京市区采集,图像做了畸变矫正
133,235 frames , 88880 for training set, 9675 for validation set, and 34680 for test set,We divided the test set into normal and
8 challenging categories
在这里插入图片描述
这里我们将缺失或遮挡的车道线也标记出来,对于Figure 2 (a) 1 中 栅栏左侧的车道线就不标记了,即栅栏以外的车道线不标记。本文只关注四类车道线,其他类型的车道线就不检测了。

Spatial CNN
对空间关系建模的传统方法是基于 Markov Random Fields (MRF) or Conditional Random Fields (CRF)。最近有人讲 CRF 和 CNN 结合起来使用。
在这里插入图片描述
mean field algorithm 可以通过 CNN网络实现。流程如下:1)归一化:CNN的输出看做 unary potentials,使用 Softmax operation 归一化; 2)信息传递:通过 使用 大 kernels 的 channel wise convolution 来实现;3)Compatibility Transform,通过 一个 1×1 convolution layer 实现;4) Adding unary potentials。整个过程迭代 N 次给出最终的结果。

上面这个信息传递过程中,每个像素从其他所有像素接收信息,这样做计算量很大,很难满足实时应用场景。对于 MRF,大的卷积核很难学习,需要很小心的初始化。而且这个过程是其CNN的输出进行处理的,可能对 CNN 网络中的 top hidden layer 输出信息处理更合适。

这里我们提出 Spatial CNN 来解决上面的问题
在这里插入图片描述
假定 SCNN 的输入是 一个 3D tensor, 其尺寸为 C × H × W,其中 C, H, and W denote the number of channel, rows, and
columns respectively。 这里我们将 tensor 切分为 H 个 slices,第一个 slice 被输入到一个卷积层,该卷积层有 C个 kernels, 每个kernel 的宽度为 w。 传统CNN网络中 该卷积层的输出被送到第二个卷积层进行卷积。这里不一样,第一个 slice 的卷积输出 加上 第二个 slice 作为第二个卷积层的 输入,以此类推,知道最后一个 slice 被处理。 下面这个公式描述的就是上面这个过程。
在这里插入图片描述
上面描述的是一个 SCNN_D 模块,还有 SCNN_U, SCNN_R, SCNN_L。 the four ’SCNN’ module with suffix ’D’, ’U’, ’R’, ’L’ denotes SCNN that is downward, upward, rightward, and leftward respectively.

前一个 slice 卷积输出和 当前 slice 相加 按照一定方向进行: 从上到下、从下向上、从左到右、从右到左

Analysis : Spatial CNN 的优势
(1) Computational efficiency 计算量变小,每个像素相关联的像素表少很多
在这里插入图片描述
(2) Message as residual.
前一个 slice 卷积输出和 当前 slice 相加 可以看做一个 residual,deep SCNN messages are propagated as residual

(3) Flexibility
SCNN 可以嵌入到 CNN 网络的任何位置

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
这个视角不包括 CNN提取特征的时间

### 关于SCNN (Spatial Convolutional Neural Network) 论文下载与阅读 #### SCNN的核心概念 SCNNSpatial Convolutional Neural Network)是一种专门用于交通场景理解的空间卷积神经网络。其设计初衷是为了提高道路环境感知能力,特别是在车道线检测方面表现出色[^1]。 该方法通过引入空间维度上的消息传递机制,显著提升了模型的性能和鲁棒性。相比于传统的方法(如MRF/CRF),SCNN具有更高的计算效率,并且由于采用了残差学习的方式,使得整个网络更容易训练[^2]。 #### 如何获取SCNN相关论文? 为了深入研究SCNN的工作原理及其应用效果,可以按照以下途径寻找并下载原始论文: 1. **学术搜索引擎** 使用Google Scholar、Semantic Scholar 或 Microsoft Academic 等平台输入关键词 `Spatial as Deep: Spatial CNN for Traffic Scene Understanding` 进行检索。这些平台上通常会提供免费预印本或者付费版本链接。 2. **开源资源网站** arXiv.org 是一个非常重要的开放存取电子印刷档案库,在这里可以直接搜索到许多计算机视觉领域最新的研究成果,包括但不限于SCNN相关内容。如果原作者已上传至arXiv,则可轻松找到PDF文件供下载查阅。 3. **期刊数据库访问** 如果目标文章发表在知名会议(CVPR, ICCV, ECCV等)或顶级期刊上,则可能需要借助学校图书馆订阅权限才能完全获取全文内容。例如IEEE Xplore Digital Library 和 Elsevier ScienceDirect 提供大量高质量的技术文档资料。 4. **项目主页与代码仓库** 很多时候研究人员会在自己的个人主页或是GitHub页面分享他们的工作细节以及实现代码。对于SCNN而言,可以从引用材料提到的文章出处进一步追踪是否有额外补充说明或实验数据公开共享情况存在。 #### 阅读建议 当拿到手一份新的技术报告时,遵循一定的策略可以帮助更快抓住重点: - 初步浏览摘要部分了解整体贡献; - 细致研读Introduction章节掌握背景动机及创新之处; - 对Methodology板块给予特别关注以便弄清楚具体算法架构和技术手段; - 结合Results分析评估指标验证有效性; 最后再回顾Conclusion总结收获未来方向思考。 以下是Python脚本示例展示如何利用第三方库自动化抓取某些特定条件下的文献元信息作为参考起点之一: ```python import requests from bs4 import BeautifulSoup def fetch_paper_info(query): url = f"https://scholar.google.com/scholar?q={query}" headers = {"User-Agent": "Mozilla/5.0"} response = requests.get(url, headers=headers) soup = BeautifulSoup(response.text, 'html.parser') papers = [] for item in soup.select('.gs_r'): title = item.select_one('h3').get_text() link = item.find('a')['href'] snippet = item.select_one('.gs_rs').get_text() paper = { 'title': title, 'link': link, 'snippet': snippet } papers.append(paper) return papers papers = fetch_paper_info("Spatial as Deep: Spatial CNN for Traffic Scene Understanding") for idx, paper in enumerate(papers[:5]): print(f"{idx+1}. {paper['title']}\n{paper['link']}\n{paper['snippet']}\n\n") ```
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