重磅!YOLOv4阅读笔记(附思维导图和论文译文)! (2)

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2.2 Bag of freebies

通常,传统的物体检测器是离线训练的。因此,研究人员一直喜欢采用这种优势并开发出更好的训练方法,从而可以使目标检测器获得更好的精度而又不会增加推理成本。我们称这些仅改变培训策略或仅增加培训成本的方法为“免费赠品”。数据检测是对象检测方法经常采用的并符合免费赠品的定义。数据增强的目的是增加输入图像的可变性,从而使设计的物体检测模型对从不同环境获得的图像具有更高的鲁棒性。例如,光度失真和几何失真是两种常用的数据增强方法,它们无疑有利于物体检测任务。在处理光度失真时,我们调整图像的亮度,对比度,色相,饱和度和噪点。对于几何失真,我们添加了随机缩放,裁剪,翻转和旋转。

上面提到的数据增强方法是全像素调整,并且保留了调整区域中的所有原始像素信息。此外,一些从事数据增强的研究人员将重点放在模拟对象遮挡问题上。他们在图像分类和目标检测方面取得了良好的成果。例如,random erase[100]和CutOut [11]可以随机选择图像中的矩形区域,并填充零的随机或互补值。至于hide-and-seek[69]和grid mask[6],他们随机或均匀地选择图像中的多个矩形区域,并将其替换为所有零。如果类似的概念应用于要素地图,则有DropOut [71],DropConnect [80]和DropBlock [16]方法。另外,一些研究人员提出了使用多个图像一起执行数据增强的方法。例如,MixUp [92]使用两个图像对具有不同系数的图像进行乘法和叠加,然后使用这些叠加的系数来调整标签。对于CutMix [91],它是将裁切后的图像覆盖到其他图像的矩形区域,并根据混合区域的大小调整标签。除了上述方法之外,样式转移GAN [15]还用于数据扩充,这种用法可以有效地减少CNN所学习的纹理偏差。

与上面提出的各种方法不同,其他一些免费赠品方法专用于解决数据集中语义分布可能存在偏差的问题。在处理语义分布偏向问题时,一个非常重要的问题是不同类之间存在数据不平衡的问题,这一问题通常是通过两阶段对象设计器中的难例挖掘[72]或在线难例挖掘[67]来解决的。但是实例挖掘方法不适用于一级目标检测器,因为这种检测器属于密集预测架构。因此Linet等 [45]提出了焦点损失,以解决各个类别之间存在的数据不平衡问题。另一个非常重要的问题是,很难用one-hot representation来表达不同类别之间的关联度。这种表示方法经常在执行标签时使用。[73]中提出的标签平滑是将硬标签转换为软标签以进行训练,这可以使模型更加健壮。为了获得更好的软标签,Islamet等人[33]引入知识蒸馏的概念来设计标签优化网络。

最后一袋赠品是边界框回归的目标函数。传统的目标检测器通常使用均方误差(MSE)直接对BBox的中心点坐标和高度、宽度进行回归,即{xcenter,ycenter,w,h},或者对左上角和右下点,即{xtopleft,ytopleft,xbottomright,ybottomright}进行回归。对于基于锚点的方法,是估计相应的偏移量,例如{xcenterOffset,ycenterOffset,wOffset,hoffset}和{xtopleftoffset,ytopleftoffset,xbottomright toffset,ybottomright toffset},例如{xtopleftoffset,ytopleftoffset}和{xtopleftoffset,ytopleftoffset}。然而,直接估计BBox中每个点的坐标值是将这些点作为独立变量来处理,而实际上并没有考虑对象本身的完整性。为了更好地处理这一问题,最近一些研究人员提出了IoU loss[90],将预测BBOX区域的覆盖率和地面真实BBOX区域的覆盖率考虑在内。IOU loss计算过程将触发BBOX的四个坐标点的计算,方法是执行具有地面实况的借条,然后将生成的结果连接到一个完整的代码中。由于IOU是一种标度不变的表示,它可以解决传统方法计算{x,y,w,h}的l1或l2个损失时,损失会随着尺度的增大而增大的问题。最近,搜索者不断改善欠条损失。例如,GIOU损失[65]除了包括覆盖区域外,还包括对象的形状和方向。他们提出找出能同时覆盖预测BBOX和实际BBOX的最小面积BBOX,并用这个BBOX作为分母来代替原来在欠条损失中使用的分母。对于DIoU loss[99],它另外考虑了物体中心的距离,而CIoU损失[99]则同时考虑了重叠面积、中心点之间的距离和纵横比。在求解BBox回归问题时,Ciou可以达到较好的收敛速度和精度。

2.3 Bag of spedials

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