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在深度学习目标检测中，特别是人脸检测中，由于分辨率低、图像模糊、信息少、噪声多，小目标和小人脸的检测一直是一个实用和常见的难点问题。然而，在过去几年的发展中，也出现了一些提高小目标检测性能的解决方案。本文将对这些方法进行分析、整理和总结。 图像金字塔和多尺度滑动窗口检测 一开始，在深学习方法成为流行之前，对于不同尺度的目标，通常是从原始图像开始，使用不同的分辨率构建图像金字塔，然后使用分类器对金字塔的每一层进行滑动窗口的目标检测。 在著名的人脸检测器MTCNN中，使用图像金字塔法检测不同分辨率的人脸目标。然而，这种方法通常是缓慢的，虽然构建图像金字塔可以使用卷积核分离加速或简单粗暴地缩放，但仍需要做多个特征提取，后来有人借其想法想出一个特征金字塔网络FPN，在不同层融合特征，只需要一次正向计...

简介 "Anchorfree"（无锚点）是一种目标检测方法，与传统的使用锚框（anchor boxes）的方法（例如Faster RCNN）不同。在传统方法中，锚框是预先定义的、具有不同尺寸和长宽比的矩形区域，用于捕捉不同尺寸和形状的目标。而在"anchorfree"方法中，不再使用锚框，而是直接预测目标的位置和形状，通常使用网络输出的热图和偏移信息。 以下是对"anchorfree"方法的一些关键理解点： 无需预定义锚框： 在传统目标检测方法中，需要事先定义和生成一组锚框，这可能需要大量的人工工作。而在"anchorfree"方法中，不再需要锚框，模型可以自动学习目标的位置和形状。 直接位置和形状回归： "anchorfree"方法通过输出的热图来表示目标的存在概率，并使用偏移信息来定位目...

YOLO的核心思想就是利用整张图作为网络的输入，直接在输出层回归bounding box的位置和bounding box所属的类别。 faster RCNN中也直接用整张图作为输入，但是fasterRCNN整体还是采用了RCNN那种 proposal+classifier的思想，只不过是将提取proposal的步骤放在CNN中实现了,而YOLO则采用直接回归的思路。 YOLO v1 将一幅图像分成SxS个网格(grid cell)，如果某个object的中心 落在这个网格中，则这个网格就负责预测这个object。 每个网格要预测B个bounding box，每个bounding box除了要回归自身的位置之外，还要附带预测一个confidence值。 这个confidence代表了所预测的b...

梯度检查点（Gradient Checkpointing） 大模型的参数量巨大，即使将batch_size设置为1并使用梯度累积的方式更新，也仍然会OOM。原因是通常在计算梯度时，我们需要将所有前向传播时的激活值保存下来，这消耗大量显存。 还有另外一种延迟计算的思路，丢掉前向传播时的激活值，在计算梯度时需要哪部分的激活值就重新计算哪部分的激活值，这样做倒是解决了显存不足的问题，但加大了计算量同时也拖慢了训练。 梯度检查点（Gradient Checkpointing）在上述两种方式之间取了一个平衡，这种方法采用了一种策略选择了计算图上的一部分激活值保存下来，其余部分丢弃，这样被丢弃的那一部分激活值需要在计算梯度时重新计算。 下面这个动图展示了一种简单策略：前向传播过程中计算节点的激活值并保存...

SPP (spatial pyramid pooling layer) SPP applies a slightly different strategy in detecting objects of different scales. It replaces the last pooling layer (after the last convolutional layer) with a spatial pyramid pooling layer. The feature maps are spatially divided into m×m bins with m, say, equals 1, 2, and 4 respectively. Then a maximum pool i...

Overview 特征工程是机器学习流程中重要的一个环节，即使是通常用来做端到端学习的深度学习模型在训练之前也免不了要做一些特征工程相关的工作。Tensorflow平台提供的FeatureColumn API为特征工程提供了强大的支持。 Feature cloumns是原始数据和Estimator模型之间的桥梁，它们被用来把各种形式的原始数据转换为模型能够使用的格式。深度神经网络只能处理数值数据，网络中的每个神经元节点执行一些针对输入数据和网络权重的乘法和加法运算。然而，现实中的有很多非数值的类别数据，比如产品的品牌、类目等，这些数据如果不加转换，神经网络是无法处理的。另一方面，即使是数值数据，在仍给网络进行训练之前有时也需要做一些处理，比如标准化、离散化等。 在Tensorflow中，通过...

取代RNN——Transformer 在介绍Transformer前我们来回顾一下RNN的结构 对RNN有一定了解的话，一定会知道，RNN有两个很明显的问题 效率问题：需要逐个词进行处理，后一个词要等到前一个词的隐状态输出以后才能开始处理 如果传递距离过长还会有梯度消失、梯度爆炸和遗忘问题 为了缓解传递间的梯度和遗忘问题，设计了各种各样的RNN cell，最著名的两个就是LSTM和GRU了 LSTM (Long Short Term Memory) GRU (Gated Recurrent Unit) 但是，引用网上一个博主的比喻，这么做就像是在给马车换车轮，为什么不直接换成汽车呢？ 于是就有了Transformer。Transformer 是Google Brain 2017的提出的一篇工...

TFRecord TFRecord 是谷歌推荐的一种二进制文件格式，理论上它可以保存任何格式的信息。 tf.Example是一个Protobuffer定义的message，表达了一组string到bytes value的映射。TFRecord文件里面其实就是存储的序列化的tf.Example。关于Protobuffer参考Protobuf 终极教程。 example 我们可以具体到相关代码去详细地看下tf.Example的构成。作为一个Protobuffer message，它被定义在文件core/example/example.proto中： [代码] 只是包了一层Features的message。我们还需要进一步去查找Features的message定义： [代码] 到这里，我们可以看出...

原理分析 网络架构: 本文的任务是Object detection，用到的工具是Transformers，特点是Endtoend。 目标检测的任务是要去预测一系列的Bounding Box的坐标以及Label， 现代大多数检测器通过定义一些proposal，anchor或者windows，把问题构建成为一个分类和回归问题来间接地完成这个任务。文章所做的工作，就是将transformers运用到了object detection领域，取代了现在的模型需要手工设计的工作，并且取得了不错的结果。在object detection上DETR准确率和运行时间上和Faster RCNN相当；将模型 generalize 到 panoptic segmentation 任务上，DETR表现甚至还超过了其他...

概述 SSM的概念由来已久，但这里我们特指深度学习中的SSM，一般认为其开篇之作是2021年的 S4，不算太老，而SSM最新最火的变体大概是Mamba。当然，当我们谈到SSM时，也可能泛指一切线性RNN模型，这样RWKV、RetNet还有此前LRU都可以归入此类。不少SSM变体致力于成为Transformer的竞争者，尽管笔者并不认为有完全替代的可能性，但SSM本身优雅的数学性质也值得学习一番。 尽管我们说SSM起源于S4，但在S4之前，SSM有一篇非常强大的奠基之作《HiPPO: Recurrent Memory with Optimal Polynomial Projections》（简称HiPPO），所以本文从HiPPO开始说起。 另外值得一提的是，SSM代表作HiPPO、S4、Mam...

一、IOU(Intersection over Union) 1. 特性(优点) IoU就是我们所说的交并比，是目标检测中最常用的指标，在anchorbased的方法中，他的作用不仅用来确定正样本和负样本，还可以用来评价输出框（predict box）和groundtruth的距离。 1. 可以说它可以反映预测检测框与真实检测框的检测效果。 1. 还有一个很好的特性就是尺度不变性，也就是对尺度不敏感（scale invariant）， 在regression任务中，判断predict box和gt的距离最直接的指标就是IoU。(满足非负性；同一性；对称性；三角不等性) [代码] 2. 作为损失函数会出现的问题(缺点) 1. 如果两个框没有相交，根据定义，IoU=0，不能反映两者的距离大小（重...

Introduction 目标检测中NMS需要依据候选检测目标的排序来进行筛选框，如果分类得分较低，但是定位框准确会导致在NMS中将该bbox框被排除掉，因此这个排序的可靠性就非常重要。之前的工作主要采用IOU分支（IOUNet）与Centerness得分（FCOS）来作为大量候选检测的排序依据。 然而，本文认为这些方法可以有效缓解分类得分和物体定位精度之间的不对齐问题。 但是，它们是次优解的，因为将两个不完善的预测相乘可能会导致排名依旧变差，作者经过试验表明，通过这种方法实现的性能上限非常有限。 此外，增加一个额外的网络分支来预测定位分数并不是一个很好的解决方案，并且会带来额外的计算负担。 基于上述分析，作者提出：不采用预测一个额外的定位精确度得分（IOUaware Centerness）...