物体检测:PVANET

来源:互联网 发布:淘宝运营主要做什么 编辑:程序博客网 时间:2024/04/30 14:29

物体检测:PVANET

最近计划重新读一遍物体检测相关的Paper List。

第一篇文章:PVANET: Deep but Lightweight Neural Networks for Real-time Object Detection,是Intel Imaging and Camera Technology的工作。

PVANET简介

总体来说,这篇文章并没有提出新的检测方法,本质上是在Faster RCNN的基础上提出了改进,从而在保证精度的前提下保证实时性能。结果在VOC2012上获得了第二名的精度,但速度比第一名快了40倍,i7 CPU上达到750ms,Titan X GPU上达到了46ms。

目前主流的物体检测算法流程为:CNN feature extraction + region proposal + RoI classification。包括Faster RCNN等实际上都没有超出该框架,YOLO等end-to-end方法除外。

本文同样符合该流程,重点关注的是第一阶段(特征提取)的加速改进。作者指出,region proposal计算量很小,而classification阶段已经有很多既有方法可以采用,例如:truncated SVD。所以本文重点关注的是第一阶段:CNN feature extraction。

总的设计原则是“less channels with more layers”,即让网络“又高又瘦”。主要的手段有:concatenated ReLU(C.RuLU), Inception, HyperNet, batch normalization, residual connection, learning rate schedule等。

当前精度最高的(mAP最大)模型是Faster R-CNN + ResNet-101,耗时是本文模型的40多倍。

具体内容

本文基本都是实现细节,复现应该方便,而且作者提供了代码:https://github.com/sanghoon/ pva-faster-rcnn

concatenated ReLU(C.RuLU)

作者指出在比较底层的block中,节点的输出往往倾向于成对出现,即有一个x就有倾向于有一个-x这样。所以在比较底层的block中,可以使用C.RuLU来介绍一半的计算量(卷积的channels减半)。C.RuLU原理如下图:
C.RuLU原理

Inception

作者指出Inception对检测不同尺寸物体作用巨大。另外,考虑到速度因素,作者使用3x3卷积的叠加来代替更大的卷积和。
本文使用的两种Inception

HyperNet

Multi-scale的feature map对提升性能非常重要。和以前的方法一样,作者选择最后一层feature map一起前面的2x和4x的两个feature map。作者用2x作为参考尺寸,然后对1x使用线性差值的方法放大,而4x使用pooling的方法缩小,然后concat作为接下来的feature map。

网络训练

batch normalization, residual connection, learning rate schedule等不在赘述。

Faster R-CNN

Multi-scale(HyperNet)出来的feature map的channels是512,该feature map称为convf。为了计算方面的考虑,RPN只使用了convf的前128个channels。对于R-CNN,采用了所有的512个channels。对于每个RoI,使用RoI pooling的方法得到了6x6x512的feature map,然后接FC(4096-4096-(21+84))。COCO数据集的类别是80个,VOC数据集的类别是20类别。

结论

总之作者综合使用了近期深度学习方面的一些进展(concatenated ReLU(C.RuLU), Inception, HyperNet等),对Faster RCNN的特征提取部分进行了改进,从而获得了更快的性能。

作者指出这些方法和其他网络压缩和量化方法完全独立,即还可以利用这些方法继续加速。作为示例,作者采用了truncated SVD的方法对FC进行压缩,把“4096-4096”变成了“512-4096-512-4096”,并finetune。压缩后速度提升了9.6 FPS,达到了31.3 FPS。精度略有下降:mAP减低了0.9%,达到82.9%。

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