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五、多尺度特征融合与FPN

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本文将介绍目标检测领域的经典方法与训练技巧,关注多尺度特征融合与特征金字塔网络(FPN)等改进方法。在目标检测中,SSD首先提出在 Backbone 的不同层输出进行检测,以同时利用不同层次的信息。尽管这种策略提高了对不同尺度物体的检测能力,但也导致了效率的降低,并且低层特征提供的信息不足,直接检测的计算量大。

为解决这一问题,人们提出了特征金字塔网络(FPN)。不同于传统图像金字塔,FPN通过深度网络提取的不同层级特征堆叠而成,基于堆叠基础上实现特征融合,从而实现对不同尺度物体的有效检测。FPN仅包含自上而下的融合路径,金字塔顶层缺乏底层的细节信息。为弥补这一不足,路径聚合网络(PANet)被提出,它在FPN基础上增加自下而上的融合路径,通过更充分的特征融合提高检测效果。

PANet将底层细节通过较短路径融合到上层,简化特征融合过程。通过调整卷积参数,网络能够学习如何进行有效的特征融合。此方法使得两个部分(top-down与down-top)在利用顶层特征检测时既保留了细节信息,又避免了纹理缺失的问题。

为进一步优化特征融合,EfficientNet提出了双向特征金字塔(Bi-FPN)。Bi-FPN保留了FPN与PANet的结构,但在设计上进行了调整。引入了远跳连接,类似于ResNet中的结构,以分散梯度并防止退化。同时,Bi-FPN删除了单边连接,避免了不必要的卷积操作,简化了网络结构。

除了以上提到的改进方法,还有引入注意力机制、通过GAN还原底层细节等思路,以提升检测性能。这些方法为解决多尺度特征融合问题提供了多种可能,为研究人员和开发者提供了丰富的探索空间。