fpn(feature-Pyramid-network)学习笔记

FPN(特征金字塔网络)学习笔记

• 论文

在物体检测里面，有限计算量情况下，网络的深度（对应到感受野）与 stride 通常是一对矛盾的东西，常用的网络结构对应的 stride 一般会比较大（如 32），而图像中的小物体甚至会小于 stride 的大小，造成的结果就是小物体的检测性能急剧下降

Overview

• fpn的灵感来源于
  1. 上图中的特征图片金字塔:即使用多尺度进行训练，如上图(a)所示:使用同一种图片的不同尺度进行训练并进行分别预测。这样做的缺点是时间和计算量巨大
  2. 如上图(c)中SSD的训练：让不同层学习相同的语义信息。但是对于卷积神经网络不同层的语义信息不同。低层次的具有较高的分辨率即location较为明确，高层次的语义信息更高
• 因此fpn对于小物体检测效果更好

Detail

• fpn采用Bottom-up pathway,Top-down pathway 和 lateral connections连接的方式
• 其中2x是因为主干网络采用resnet将其降为到与下一层相连接。1×1 conv是为了减少通道数使得能够与上层下来的进行向加。
• 更为详细的网络结构如下图:

1. 网络结构代码:

# Bottom-up pathway
c1 = self.conv1(image)
c2 = self.conv2(c1)
c3 = self.conv3(c2)
c4 = self.conv4(c3)
c5 = self.conv5(c4)

# Top-down pathway and lateral connections
p5 = self.lateral_c5(c5)
p4 = self.lateral_c4(c4) + F.interpolate(input=p5, size=(c4.shape[2], c4.shape[3]), mode='nearest')
p3 = self.lateral_c3(c3) + F.interpolate(input=p4, size=(c3.shape[2], c3.shape[3]), mode='nearest')
p2 = self.lateral_c2(c2) + F.interpolate(input=p3, size=(c2.shape[2], c2.shape[3]), mode='nearest')

# Reduce the aliasing effect
p4 = self.dealiasing_p4(p4)
p3 = self.dealiasing_p3(p3)
p2 = self.dealiasing_p2(p2)

p6 = F.max_pool2d(input=p5, kernel_size=2)

2. 网络结构图:
   

Question&Answer?

1. 为什么 FPN 相比去掉深层特征 upsample(bottom-up pyramid) 对于小物体检测提升明显？

• 答案:对于小物体，一方面我们需要高分辨率的 feature map 更多关注小区域信息，另一方面，如图中的挎包一样，需要更全局的信息更准确判断挎包的存在及位置
  

Reference

• https://www.jiqizhixin.com/articles/2017-07-25-2
• https://github.com/potterhsu/easy-fpn.pytorch