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Faster RCNN系列——Anchor生成过程

晓shuo 2023-05-23 04:00:02

简介Faster RCNN系列——Anchor生成过程

一、RPN模块概述

RPN模块的输入、输出如下：

输入：feature map（输入图像经过特征提取网络后得到的特征图）、物体标签（训练集中所有物体的类别和边框信息）
输出：Proposal（生成的建议框）、分类Loss、回归Loss

二、Anchor生成

Anchor的本质是在原图大小上的一系列的矩形框，Anchor的生成过程和深度学习没有任何的关系，他的本质只是你设定好一些规则，并依据这些规则，在图像中生成不同尺寸，不同长宽比的框，并希望这些框能够最终覆盖你的物体。

Anchor生成的核心代码如下：

def generate_anchors(base_size=16, ratios=[0.5, 1, 2], scales=2**np.arange(3, 6)) :
	#首先创建一个基本Anchor为[0，0，15，15]
	base_ anchor = np.array([1, 1, base_ size, base_ size])一1
	#将基本Anchor进行宽高变化，生成三种宽高比的s :Anchor
	ratio_anchors = _ratio_enum(base_anchor, ratio)
	#将上述Anchor再进行尺度变化，得到最终的9种Anchors
	anchors = np.vstack([_scale_enum(ratio_anchors[i, :], scales)
						for i in xrange (ratio anchors.shape [0])])
	井返回对应于feature map大小的Anchors
	return anchors

传入参数中base_size=16，表示feature map上每一个的感受野大小，即feature map上的每一个点对应输入图像上 $16 \times 16$ 大小的区域。ratios=[0.5, 1, 2]，表示缩放比率；scales=2**np.arange(3, 6)，即 $scales=[2^{3}, 2^{4}, 2^{5}]=[8, 16, 32]$ ，表示缩放倍数。

base_ anchor = np.array([1, 1, base_ size, base_ size]) - 1

这是一个左上角坐标为(0, 0)，宽和高都为15的框，大小为16×16，之后的Anchor框都是在这个框的基础上，通过比率和倍数变换得到的。

ratio_anchors = _ratio_ enum(base_anchor, ratio)

将上述生成的 $16 \times 16$ 的基础框，按照 $1 : 2$ ， $1 : 1$ ， $2 : 1$ 三种比例进行变换，如下图所示：

在这里插入图片描述

anchors = np.vstack([_scale_enum(ratio_anchors[i, :], scales)
for i in xrange (ratio anchors.shape [0])])

将上述生成的Anchor按照 $[8, 16, 32]$ 的倍率进行变换，如下图所示：

在这里插入图片描述

在Faster RCNN中，输入图像的大小为 $3 \times 600 \times 800$ ，下采样率为 $16$ ，feature map的大小为 $512 \times 37 \times 50$ ，因此一共有 $37 \times 50 \times 9 = 16650$ 个Anchors。而后通过分类网络与回归网络得到每一个Anchor的前景背景概率和偏移量，前景背景概率用来判断Anchor是前景的概率，回归网络则是将预测偏移量作用到Anchor.上使得Anchor更接近于真实物体坐标。