目标检测算法综述

写在最后话

针对目标检测：我们之前用yolov5，可以先用v8框架，是同一组织发布的，取了v5的优点，用到了yolov7中的c2f模块，框架具有可扩展性（修改模型配置）还开源。

针对目标追踪：

Deepsort至今仍被广泛部署使用

ByteTrack（2022.7）：算法较新，结论相对还可以。

一 目标检测算法综述

1 目标检测算法分类

基于深度学习的目标检测算法分类Anchor based(Two stage和One stage) 和 Anchor free

1.1 Anchor based

​ anchor-based方法则包括一阶段和二阶段检测算法(二阶段目标检测算法一般比一阶段精度要高，但一阶段检测算法速度会更快)。

1.1.1 Tow Stage

【基于区域建议的算法】Anchor-base

​ 先进行区域生成，该区域称之为region proposal（简称RP，一个有可能包含待检物体的预选框），再通过卷积神经网络进行样本分类。

任务流程：特征提取 --> 生成RP --> 分类/定位回归。

常见tow stage目标检测算法有：R-CNN、SPP-Net、Fast R-CNN、Faster R-CNN和R-FCN等。

1.1.2 One Stage

【基于目标回归的检测算法】Anchor-base

​ 不用RP（region proposal简称RP，一个有可能包含待检物体的预选框），直接在网络中提取特征来预测物体分类和位置。

任务流程：特征提取–> 分类/定位回归。

常见的one stage目标检测算法有：OverFeat、YOLOv1、YOLOv2、YOLOv3、SSD和RetinaNet等

1.2 Anchor-free

​ 基于Anchor-free的算法，如 CornerNet，CenterNet，FCOS 等。

1.3 基于搜索

​ 基于搜索的目标检测与识别算法， AttentionNet，强化学习。

2 目标检测模型

2.1 Anchor based 之RCNN系列（two stage）

2.1.1 R-CNN（2014）

特点：

​ （1）实现了“将检测任务转换为分类任务”。

​ （2）对每个RP都走了一遍特征提取，效率太低。

基础网络：AlexNet

​ （1）AlexNet 由八层组成：5个卷积层、2个全连接隐藏层、1个全连接输出层。

​ （2）AlexNet 使用 ReLU 而不是 sigmoid 作为其激活函数。

​ （3）添加了暂退法Dropout来减少模型的过拟合，降低模型复杂度。[暂退法在前向传播过程中，计算每⼀内部层的同时注⼊噪声， 在整个训练过程的每⼀次迭代中，标准暂退法在计算下⼀层之前将当前层中的⼀些节点置零。]

2.1.2 SPPNet（2014）

​ 提出了空间金字塔池化层(Spatial Pyramid Pooling Layer, SPP)：对于一副图像分成若干尺度的图像块(比如一副图像分成1份，4份，8份等)，然后对每一块提取的特征融合在一起，从而兼顾多个尺度的特征。

​ 使用SPPNet网络用于目标检测时，整个图像只需计算一次即可生成相应特征图，不管候选框尺寸如何，经过SPP之后，都能生成固定尺寸的特征表示图，这避免了卷积特征图的重复计算。

基础网络：AlexNet

特点：

​ （1）共享特征抽取提高了效率。

​ （2）SPP layer：RCNN的一种改进。

​ （3）pooling后得到的tensor没有按位置关系排列，导致位置信息缺失。

​ （4）与 R-CNN 类似，SPP-Net 中的特征提取、分类、回归依旧是割裂的。

2.1.3 Fast R-CNN（2015）

特点：

​ 是RCNN和SPPNet的改进版

​ （1）将特征提取、分类、回归整合到一个CNN中。

​ （2）RoIPooling，简化和修正了SPP layer的设计，更好的保留了位置信息。

​ （3）loss回归：L2 -> Smooth L1。

​ （4）结构：后半段2个共享的fc，然后2个平行的单fc，分别负责分类和回归。

基础网络：VGG-16

​ 顾名思义就是有16层，包括13个卷积层和3个全连接层。

2.1.4 Faster R-CNN（2015）

特点：

​ （1）Faster RCNN （①RPN ；②Fast RCNN ）

​ （1）RPN+anchor机制：提出了区域选择网络用于生成候选框，提升检测框的生成速度。特征映射上应用Region Proposal Network，返回object proposals和相应分数。应用Rol池化层，将所有proposals修正到同样尺寸。最后，将proposals传递到完全连接层，生成目标物体的边界框。

​ （2）共有4个loss，RPN占两个，dectector子网络占两个。

​ （2）第一个端到端，最接近于实时性能的深度学习检测算法。

​ （3）后续的检测阶段中存在计算冗余；另外，如果IOU阈值设置的低，会引起噪声检测的问题，如果IOU设置的高，则会引起过拟合。

​ （4）其它：RPN本质是“基于滑窗的二分类检测器”，额外开销只有一个两层的网络。

​ （5）ROI Pooling层：是使用region proposal的结果和特征图作为输入，得到的每个proposal对应的特征然后pooling，之后再分别用于分类结果和边框回归。

基础网络：ZFNet或VGGNet。

2.1.5 Cascade RCNN

​ Faster RCNN完成了对目标候选框的两次预测，其中RPN一次，后面的检测器一次，而**Cascade RCNN[9]**则更进一步将后面检测器部分堆叠了几个级联模块，并采用不同的IOU阈值训练，这种级联版的Faster RCNN就是Cascade RCNN。

​ 通过提升IoU阈值训练级联检测器，可以使得检测器的定位精度更高。

​ Cascade RCNN将二阶段目标检测算法的精度提升到了新的高度。

2.2 Anchor based 之YOLO系列(one stage)

​ one stage目标检测算法不需要region proposal阶段，直接产生物体的类别概率和位置坐标值。

2.2.1 YOLOv1(2015)

特点：

​ （1）one stage：YOLO没有显示求取region proposal的过程，而是直接分类回归出结果。

​ （2）由于输出层为全连接层，因此在检测时，YOLOv1模型只支持与训练图像相同输入分辨率的图像。

​ （3）YOLO loss函数中，大物体IOU误差和小物体IOU误差对网络训练中loss贡献值接近（虽然采用求平方根方式，但没有根本解决问题）。因此，对于小物体，小的IOU误差也会对网络优化过程造成很大的影响，从而降低了物体检测的定位准确性。

​ （4）提高了速度，但是降低了精度。

基础网络：GoogleNet。

1  将待测图像进行归一化处理
2  将处理后的图像输入CNN中进行特征提取以及边界框置信度的预测，
3  采用非极大值抑制(non-maximum suppression，NMS)算法过滤边界框获得最优结果。（通俗来说就是，对输入图像进行缩放，统一大小为448^2，其次进行卷积处理，最后根据置信度对结果进行筛选，去除误差较大的部分）

2.2.2 YOLOv2(2016)

​ YOLO v2使用DarkNet19作为特征提取网络，该网络比YOLO v2所使用的VGG-16要更快。对网络结构进行了优化，使用卷积层代替YOLO v1中的全连接层。

​ （1）提出了一种新的训练方法（联合训练算法），同时在检测数据集和分类数据集上训练物体检测器（Object Detectors ），用检测数据集的数据学习物体的准确位置，用分类数据集的数据来增加分类的类别量、提升健壮性。

​ （2）批归一化（Batch Normalization）：有助于解决反向传播过程中的梯度消失和梯度爆炸问题，降低对一些超参数（比如学习率、网络参数的大小范围、激活函数的选择）的敏感性，并且每个batch分别进行归一化的时候，起到了一定的正则化效果（YOLO2不再使用dropout），从而能够获得更好的收敛速度和收敛效果。

​ BN层进行如下变换：①对该批样本的各特征量（对于中间层来说，就是每一个神经元）分别进行归一化处理，分别使每个特征的数据分布变换为均值0，方差1。②对上一步的输出再做一次线性变换。

​ （3）YOLO2在采用 224*224 图像进行分类模型预训练后，再采用 448 * 448 的高分辨率样本对分类模型进行微调（10个epoch），使网络特征逐渐适应 448 * 448 的分辨率。然后再使用 448 * 448 的检测样本进行训练，缓解了分辨率突然切换造成的影响。

​ （4）使用先验框（Convolution with anchor boxes）：召回率大幅提升到88%，同时mAP轻微下降了0.2。

​ （5）聚类提取先验框的尺度信息（Dimension clusters）：对训练集中标注的边框进行K-mean聚类分析，以寻找尽可能匹配样本的边框尺寸。

​ （6）约束预测边框的位置（Direct location prediction）：使用了限制让数值变得参数化，也让网络更容易学习、更稳定。

​ （7） Fine-Grained Features（passthrough层检测细粒度特征）：在最后一个pooling之前，特征图的大小是26 * 26 * 512，将其1拆4，直接传递（passthrough）到pooling后（并且又经过一组卷积）的特征图，两者叠加到一起作为输出的特征图。（在最后一个pooling之后，特征图的大小是13 * 13 * 1024）

​ （8）多尺度图像训练（Multi-ScaleTraining）

​ （9） YOLO v2算法只有一条检测分支，且该网络缺乏对多尺度上下文信息的捕获，所以对于不同尺寸的目标检测效果依然较差，尤其是对于小目标检测问题。

2.2.3 YOLOv3(2018)

特点：

​ （1）改善了小目标漏检的现象。

​ （2）多尺度预测。借鉴了FPN思想采用三条分支（三个不同尺度/不同感受野的特征图）去检测具有不同尺寸的对象。

​ （3）更好的基础分类网络（darknet-53，类似于ResNet引入残差结构）。

​ （4）分类器不在使用Softmax，分类损失采用binary cross-entropy loss（二分类交叉损失熵）。【① Softmax使得每个框分配一个类别（score最大的一个），而数据集中目标可能有重叠的类别标签，因此Softmax不适用于多标签分类。② Softmax可被独立的多个logistic分类器替代，且准确率不会下降。】

​ （5）YOLOv3采用MSE作为边框回归损失函数，这使得YOLO v3对目标的定位并不精准，之后出现的IOU，GIOU，DIOU和CIOU等一系列边框回归损失大大改善了YOLO v3对目标的定位精度。

​ （6）骨干网络：Darknet-53

2.2.4 YOLOv4（2020.4）

YOLOv4框架：

YOLOv4 = CSPDarknet53+SPP+PAN+YOLOv3

​ （1）Backbone：CSPDarknet53（CSP结构融入Darknet53中）

​ （2）Neck：SPP，PAN（FPN+PAN）

​ （3）Head：YOLOv3

详解：

1  在输入端，引入了Mosaic数据增强、cmBN、SAT自对抗训练。
2  在特征提取网络上，YOLOv4将各种新的方式结合起来，包括CSPDarknet53，Mish激活函数，Dropblock。
3  在检测头中，引入了SPP模块，借鉴了FPN+PAN结构。
4  在预测阶段，采用了CIOU作为网络的边界框损失函数，同时将NMS换成了DIOU_NMS等。
5  引入Mish激活函数。

​ Mish函数可以解决梯度消失问题，路径聚合网络（Path Aggregation Network，PAN）进行特征融合从而获得更高的性能

YOLOv4用到的技巧：

​ （1）用于backbone的BoF：CutMix和Mosaic数据增强，DropBlock正则化，Class label smoothing

​ （2）用于backbone的BoS：Mish激活函数，CSP，MiWRC

​ （3）用于检测器的BoF：CIoU-loss，CmBN，DropBlock正则化，Mosaic数据增强，Self-Adversarial 训练，消除网格敏感性，对单个ground-truth使用多个anchor，Cosine annealing scheduler，最佳超参数，Random training shapes

​ （4）用于检测器的Bos：Mish激活函数，SPP，SAM，PAN，DIoU-NMS，anchor-free detection head。

特点：

​ （1）改进了SOTA的方法，使它们更有效，更适合单GPU训练。

​ （2）将目前主流的目标检测器框架进行拆分：input、backbone、neck 和 head。

​ （3）模型大小：244M。【YOLOv5的模型大小仅有27M】

2.2.5 YOLOv5（2020.6）

YOLOv5框架：

​ （1）在模型的快速部署上也具有极强优势。

​ （2）注重提升模型的性能，添加了很多新的特征用于支持全景分割和目标跟踪。

​ （3）将v4版本骨干网络中的csp结构拓展到了NECK结构中。

​ （4）Focus：增加了FOCUS操作，但是后续6.1版本中又剔除掉了该操作，使用一个6x6的卷积进行了替代。

​ （5）SPPF：使用SPPF结构代替了SPP。【SPPF：MaxPool由原来的并行调整为了串行，效率更高】

​ （6）自适应锚框：把锚框的聚类改为了使用程序进行自适应计算。

​ （7）Backbone：CSPDarknet53

​ （8）Neck：FPN+PAN

​ （9）head：YOLOv3

2.2.6 YOLOv6（2022.6美团）

​ （1）注重将 YOLO 用于工业领域，引入了 RepVGG（2021）、CSP、self-distillation、TAL 等多种模块。

​ （2）YOLOv6参考RepVGG网络设计了RepBlock来替代CSPDarknet53模块。把backbone中stride=2的卷积层换成了stride=2的RepConv层。

​ （3）RepVGG结构是在训练时进行多分支拓扑，而在进行推理时等效融合为一个3×3的卷积，这样就可以利用多分支训练时高性能的优势，和单路模型推理时速度快、省内存的优点。

​ （4）YOLOv6中所有的激活函数都为ReLU，从而提升网络训练的速度，且使用transpose反卷积进行上采样，并将neck中的CSP模块也使用RepBlock进行替代(Rep-PAN)，但仍然保留FPN-PAN的结构，这样的修改使得其训练的收敛速度更快，推理的速度也更快。

​ （5）随着网络模型向着轻量化的方向改进，YOLO系列融合了RetinaNet、FCOS、RepVGG网络中有效的方法，可以实现非常好的检测效果。

​ （6）YOLOv6使用的tricks看起来都是为了小型网路专门设计。

​ （7）Backbone：骨干网络由CSPDarknet换为了EfficientRep

​ （8）Neck：FPN+RepPAN（基于Rep和PAN构建了Rep-PAN）

​ （9）HEAD：模仿YOLOX，进行了解耦操作。分开了目标检测中的边框回归和类别分类。 由于YOLOX的解耦头中，新增了两个额外的3x3卷积，会在一定程度增加运算的复杂度，YOLOv6基于Hybrid Channels的策略重新设计出了一个更高效的解耦头结构。

2.2.7 YOLOv7（2022.7）

​ （1）YOLOv7是YOLOv4团队的续作，主要是针对模型结构重参化和动态标签分配问题进行了优化。

​ （2）为实时目标检测而设计，引入了很多可训练的 BoF 模块，在不带来额外推理消耗的情况下，提升检测效果。

​ （3）提出了计划的模型结构重参化。

​ （4）借鉴了YOLOv5、Scale YOLOv4、YOLOX，“拓展”和“复合缩放”方法，以便高效的利用参数和计算量。

​ （5）提出了一种新的标签分配方法。

​ （6）E-ELAN 改变了计算模块中的结构，过渡层的结构则完全不变。【利用分组卷积来扩展计算模块的通道和基数，将相同的group parameter和channel multiplier用于计算每一层中的所有模块。然后，将每个模块计算出的特征图根据设置的分组数打乱成G组，最后将它们连接在一起。此时，每一组特征图中的通道数将与原始体系结构中的通道数相同。最后，作者添加了G组特征来merge cardinality。】

​ （7）模型对depth、width或者module scale进行缩放。

​ （8）采用没有Identity连接的RepConv结构进行卷积重参数化。

2.2.8 YOLOv8（2023.1）

[1] https://blog.csdn.net/jiaoyangwm/article/details/128675367

​ YOLOv8 是一个 SOTA 模型，它建立在以前 YOLO 版本的成功基础上，并引入了新的功能和改进，以进一步提升性能和灵活性。具体创新包括一个新的骨干网络、一个新的 Ancher-Free 检测头和一个新的损失函数，可以在从 CPU 到 GPU 的各种硬件平台上运行。

​ （1）可扩展性。和前面的所有 YOLO 算法框架兼容的，可以通过修改配置参数来修改训练使用的 YOLO 算法。

​ （2）支持目标检测、实例分割、图像分类。

​ （3）与YOLOV5的比较：

1  Backbone：C2f（CSPDarkNet）。v8 中仍然使用CSP的思想，参考v7的ELAN思想，使用了C2f（CSPDarkNet）替换了v5中的C3模块，每个stage的blocks个数从 [3, 6, 9, 3] 变成了 [3, 6, 6, 3]，同时还使用了 v5 中的 SPPF 模块。
2  Neck：PA-FPN。将 v5 中的 PAN-FPN 中的 top-down 上采样阶段中的卷积删除了。
3  Head：Decoupled-head[reg loss:CIOU+DFL loss; cla loss：BCE loss]。使用了解耦头，有三个 branch，包括 cls、reg、projection conv (DFL 使用)。
4  Label Assign：是 anchor-free 的形式，使用 TAL 动态匹配的方式，且未在前面训练阶段使用 ATSS，TAL 从任务对齐的角度触发，根据设计的指标动态选择高质量的 anchor 作为正样本，并且融入到了 loss 的设计中。
5  Loss：分类使用交叉熵损失（也添加了 varifocal loss，但注释掉了），回归使用的 DFL + CIoU loss。
6  没有使用objectness，故reg预测为4个数值。
7  YOLOv8 中使用了梯度更丰富（源于 YOLOv7 中的 E-ELAN 模块）的 C2f 模块。
8 C2f梯度更丰富，C3只进行了一次梯度分流。

​ （4）TAL 动态匹配的方式：v8是anchor-free结构，使用TAL方式进行正负样本匹配。

1  指标是怎么计算的：t = s^α × u^β ，其中 s 为分类 score，u 为 IoU 的值，α(alpha)和 β(beta) 用于控制分类和回归这两个任务在anchor对齐度量中的影响，t在这两个任务的联合优化中起着关键作用，以实现任务对齐的目标。
2  如何使用该指标 t 来进行正负样本的分配：对于每个gt，选择m个t值最大的anchor作为正样本，其他的anchor作为负样本。
3  网络从联合优化的角度动态关注高质量的 anchor（即任务对齐程度更高的anchor）。
4  t 嵌入分类损失函数实现动态分配：① 为了增加对齐指标高的 anchor 的分类得分，且降低对齐指标低的 anchor 分类得分，在训练期间，使用归一化后的 t' 来替换 anchor 原本学习的二进制标签。[t' 的最大值是每个 gt 对应的 anchor 的最大 IoU 值 (u)]。② 分类交叉熵损失。③ 使用 Focal loss 的形式来减轻训练时的正负样本不平衡。
5  t 嵌入回归损失函数实现动态分配：高质量（分类和回归都很好）的 anchor 有利于模型性能的优化，低质量的 anchor 可能会对模型训练产生负面的影响，所以更关注较大 t 的 anchor 来提高回归精度。也会根据t'来重新为每个anchor加权计算回归损失。故重新定义了GIOU。

TOOD

1  GFL中，在训练的时候分别训练分类和回归头，在预测的时候，使用分类得分来作为 NMS 的排序依据进行框的消除，没有将分类和定位联合起来。
2  FCOS中，使用 centerness 得分和分类得分相乘来对 NMS 中的框排序，但 centerness 是基于分类特征得到的，而非定位特征来得到的，不是很好的衡量定位准确性的参数。
3  ATSS中，对每个gt，选取和gt的中心点距离最近的前N个框，计算保留下来的框和gt的IoU，将IoU>均值+方差的 anchor分配为正样本。
4  OTA中，将正负样本分配建模成了一个最优传输的问题，gt为需求方，anchor为提供方，以loss为anchor传递到gt上的传输花费，计算所有anchor传输给每个gt的传输花费， 然后使用优化方法去优化传输矩阵，根据dynamic k（即某个gt需要k个anchor）方法来选择花费最低的前k个anchor作为该gt的正样本。
5  SimOTA，将OTA中的优化方法去掉，直接选择每个传输花费最小的前k个anchor作为该gt的正样本，dynamic k是根据各个anchor和gt的IoU来计算的，如果对于一个gt，存在很多高质量（IoU）的anchor，则多分配一些anchor负责该gt，如果某个gt存在很少数量的优质anchor，则少分配一些anchor，避免带入一些有害的信息。
6  同时拥有好的定位和分类得分，即分类头和定位头的一致性更高的anchor对网络更加重要，TOOD设计了T-Head在Head端进行两个任务的对齐，还设计了对一致性的衡量方法。
7  引入了YOLOX中提出的最后10个epoch关闭Mosaic的操作。

2.2.0 RetinaNet（2017）

特点：

​ （1）RetinaNet是One stage网络，所以不用RoIPooling。

​ （2）CE(二分类交叉熵) -> FL。【针对One Stage网络训练存在的类别不平衡问题，提出能根据Loss大小自动调节权重的Focal loss，代替了标准的交叉熵损失函数，使得模型的训练更专注于困难样本。】

​ （3）Focal loss 比较独特的一个点就是正负样本都会来计算分类损失，然后仅对正样本进行回归损失的计算。

​ （4）基于FPN设计了RetinaNet，在精度和速度上都有不俗的表现。广泛使用。

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2.2.0 Mask RCNN（2017）

特点：

​ （1）RoIPooling -> RoIAlign。【ROIPool是从每个ROI中提取特征图（例如7*7）的标准操作。ROI Align基于双线性插值的方法，利用feature map上距离采样点最近的四个像素得到其像素值。】

​ （2）加上第三个pip-line用于实例分割。在Faster-RCNN 的基础上添加一个分支网络，在实现目标检测的同时，把目标像素分割出来。

​ （3）Mask R-CNN采用与Faster RCNN相同的两个阶段。第一阶段即RPN，此步骤提出了候选对象边界框；第二阶段本质上是Fast RCNN，它使用来自候选框架中的RoIPool来提取特征并进行分类和边界框回归；Mask R-CNN还为每个RoI输出二进制掩码。

2.2.0 DCN

特点：

​ （1）可形变模块（Deformable mpdule）。

​ （2）在传统卷积，RoIPooling的输出后面加上一层2D offset，使得输出能够自动形变。

​ （3）设计简单，增加的参数量少。

​ （4）一般用于最后几层。因为后面的细节信息丢失较多，可以通过形变操作更好的刻画目标。

2.2.0 FPN（+Faster RCNN）（2017）

特点：

​ （1）在目标检测中融入了FPN【Feature Pyramid Networks，特征金字塔网络】，解决小物体漏检。FPN开销小，又能检测小物体，也因此成了检测算法的标准组件。

1）自底向上连接CNN下采样通道，可以得到不同分辨率的特征图；
2）自顶向下连接，不同分辨率的特征图无法直接进行特征融合，需要进行上采样操作，使需要融合的特征层保持一致的分辨率；
3）侧向连接，将上采样后的深层特征层和浅层特征层进行融合，可提取的语义信息更多，增强浅层特征的表达能力。

​ （2）特征金字塔的结构主要包括三个部分：bottom-up，top-down和lateral connection（横向链接）。

​ （3）FPN提出了一种具有横向连接的自上而下的网络架构，用于在所有具有不同尺度的高低层都构筑出高级语义信息。FPN的提出极大促进了检测网络精度的提高。

​ （4）多尺度特征融合的方式，增强了浅层特征层的特征表达能力。随后，通过对浅层大分辨率特征层进行特征提取和目标检测，大幅提升了算法对小尺寸目标的检测能力。

​ （5）PAN（FPN -> PAN）（2018）

2.2.0 R-FCN（2016）

特点：

​ （1）第一个共享头部的子网络。但头部太厚重。全卷积网络（Fully Convolutional Network，FCN）应用于 Faster R-CNN，使算法第二阶段的计算也实现了参数共享，提升了检测速度。

​ （2）提出了位置敏感得分图，丢弃ROIPooling，检测网络的前半段和后半段连接到一起，形成全卷积网络。

​ （3）提出了位敏得分图（position-sensitive score maps）和位敏池化层（position-sensitive pooling）对目标检测任务中的平移不变性和平移可变性进行权衡，使 R-FCN 在提升了检测速度的基础上达到和 Faster R-CNN 接近的精度。

2.2.0 SSD（2015）

​ （1）提出了Multi-reference和Multi-resolution的检测技术。

​ （2）挖掘和利用了不同scale的feature map。与其它一些检测算法的区别在于：其它一些检测算法只是在网络最深层的分支进行检测，而SSD有多个不同的检测分支，不同的检测分支可以检测多个尺度的目标，所以SSD在多尺度目标检测的精度上有了很大的提高，对小目标检测效果要好。

​ （3）Anchor虽是Faster RCNN提出，但SSD对其进行了深入研究（包括数量、尺寸、长宽比），yolov2在此基础上更进一步。

​ （4）没有使用全连接层，而用全卷积网络。同时使用了数据扩增 （ data augmentation）技术。

​ （3）后人在SSD上加了FPN，进化成DSSD（SSD+FPN）。

基础网络：VGGNet

2.3 Anchor-Free中目标检测算法

​ 基于Anchor的物体检测：建模成对候选区域进行分类和回归的问题。在One Stage Detector中，候选区域是通过滑窗方式产生Anchor box；在Two Stage Detector中，候选区域是RPN生成的Proposal，但是RPN本身仍然是对滑窗方式产生的Anchor进行分类和回归。

​ 基于Anchor的检测算法由于Anchor导致计算复杂，以及大量超参数会影响模型性能。Anchor free技术则摒弃Anchor，通过确定关键点的方式来检测，减少了网络超参数的数量。

2.3.1 CornerNet

​ （1）提出了一种新的目标检测方法，将网络对目标边界框的检测转化为对关键点的检测(即左上角和右下角)，通过将对象检测为成对的关键点，而无需设计Anchor box作为先验框。

​ （2）CornerNet只关注边缘和角点，缺乏目标内部信息，容易产生FP。

​ （3）该网络需要较多的后处理，如如何选取分数最高的点，同时用offset来微调目标定位，同时也需要做NMS。

2.3.2 CenterNet

​ （1）CenterNet的结构相比于CornerNet更加简单，是直接检测目标的中心点，而其它特征（大小，3D位置，方向，甚至姿态）可以使用中心点位置的图像特征进行回归，是真正意义上的Anchor free。

​ （2）该网络提出了两个模块：级联角池化模块和中心池化模块，进一步丰富了左上角和右下角的信息。

​ （3）在训练过程中，同一类别的多个（如两个）物体靠的比较近时，那么它们的GT（Ground Truth）中心点在下采样时容易挤到一块，导致两个物体GT中心点重叠，使得网络将这两个物体当成一个物体来训练；而在模型预测阶段，两个同类物体在下采样后的中心点也会重叠，那么网络也只能检测出一个中心点。

2.3.0 FSAF

​ （1）提出了一种FSAF模块用于训练特征金字塔中的Anchor free分支，让每一个对象都自动选择最合适的特征。该模块中，Anchor box的大小不再决定选择哪些特征进行预测，使得Anchor的尺寸成为了一种无关变量，实现了模型自动化学习选择特征。

​ （）

2.3.0 FCOS

​ （1）该网络是一种基于FCN的逐像素目标检测算法，实现了无锚点(Anchor free)，无提议(Proposal free)的解决方案，并且提出了中心度Center ness的思想。

​ （2）FCOS可用作Two Stage检测器Faster RCNN中的RPN，且优于RPN。

2.3.0 SAPD

​ SAPD作者认为Anchor point的方法性能不高主要因为训练的不充分，主要是注意力偏差和特征选择。因而作者提出了两种策略：1) Soft-weighted anchor points对不同位置的样本进行权重分配；2) Soft-selected pyramid levels，把样本分配到多个分辨率，并进行权重加权。而在训练阶段，作者前6个epoch采用FSAF的方式，而后6个epoch把特征选择的预测网络加入进行联合训练。

3 评价指标

​ 交并比，准确率，精度，召回率，FPR，F1-Score，PR曲线-AP值，ROC曲线-AUC值，和mAP值和FPS。

​ （1）Mean Average Precision(mAP)是平均精度均值，具体指的是不同召回率下的精度均值。[4]
​ （2）Frame Per Second(FPS)指的是模型一秒钟能检测图片的数量。

ref:

[1] https://blog.csdn.net/weixin_38632246/article/details/90450264

[2] https://blog.csdn.net/JNingWei/article/details/86607160

[3] https://zhuanlan.zhihu.com/p/297965943

[4] https://zhuanlan.zhihu.com/p/393997909文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-742272.html

到了这里，关于目标检测算法综述的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！