目标检测--Training Region-based Object Detectors with Online Hard Example Mining

Training Region-based Object Detectors with Online Hard Example Mining

code： https://github.com/abhi2610/ohem

本文针对 Fast R-CNN 检测系统，从样本训练的策略提出改进方法。

首先来看一下 Fast R-CNN

3 Overview of Fast R-CNN

FRCN（Fast R-CNN）的输入是图像和对应的一组候选区域，FRCN 网络可以分为两个子网络：一个是卷积子网络（由卷积层和最大池化层构成），另一个是 RoI 网络（由 RoI-pooling层，全链接层，两个误差损失层）。

在推理阶段，卷积子网络对输入图像进行卷积，得到一个卷积特征图，其尺寸依赖于输入图像尺寸。对于每个候选区域，RoI-pooling 层将该候选区域映射到卷积特征图上面对应的区域，提取出一个固定长度的特征向量。每个特征向量输入到全链接层，给出两个输出：1）含有物体及物体类别的概率，2）包含物体的矩形框回归坐标。

3.1. Training
FRCN 和大多数深度网络一样，使用 SGD 随机梯度下降算法训练。每个样本的 RoI 的损失函数是分类log误差加上定位误差。

为了实现在 RoI 之间共享卷积网络计算，SGD 最小批通过分等级创建。对每个最小批，N幅图像从数据库中采样，然后 B/N 个 RoI 从每个图像中采样。这里设定 N=2， B=128。在 RoI 采样过程中使用了几个探索方法。本文主要的贡献就是取消了它们中的一些。

4 Our approach

the online hard example mining algorithm (OHEM) proceeds as follows：
对于一幅图像在 SGD t 步迭代中，我们使用卷积子网络计算得到卷积特征图，然后 RoI 网络使用这个特征图和该图像对应所有的候选区域进行前向计算，主要这一步主要涉及 RoI 池化，几个全链接层，每个RoI损失函数计算。这个损失误差表示当前网络对每个RoI 的处理能力。难得样本可以通过对所有 RoI 的损失误差进行排序，取当前网络表现最差的前 B/N 个 RoI 样本。因为大部分前向计算通过卷积图共享计算。所以额外增加的计算很少。然后我们对这些难得样本进行后向计算，调整网络参数，使整个网络可以更好的处理这些难样本。

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