19.1 交并比

• 如果該目標(biāo)的真實(shí)邊界框已知，這里的“較好”該如何量化呢？
  • 一種直觀的方法是衡量錨框和真實(shí)邊界框之間的相似度。
  • Jaccard系數(shù)（Jaccard index）可以衡量?jī)蓚€(gè)集合的相似度。

  • 給定集合A和B，它們的Jaccard系數(shù)即二者交集大小除以二者并集大?。?/p>
    

    
    
• 實(shí)際上，可以把邊界框內(nèi)的像素區(qū)域看成是像素的集合。
• 如此一來(lái)，可以用兩個(gè)邊界框的像素集合的Jaccard系數(shù)衡量這兩個(gè)邊界框的相似度。
• 當(dāng)衡量?jī)蓚€(gè)邊界框的相似度時(shí)，通常將Jaccard系數(shù)稱為交并比（Intersection over Union，IoU），即兩個(gè)邊界框相交面積與相并面積之比，如圖所示。

  • 交并比的取值范圍在0和1之間：0表示兩個(gè)邊界框無(wú)重合像素，1表示兩個(gè)邊界框相等。

    
    
  • 交并比是兩個(gè)邊界框相交面積與相并面積之比

19.2 標(biāo)注訓(xùn)練集的錨框

• 在訓(xùn)練集中，將每個(gè)錨框視為一個(gè)訓(xùn)練樣本
• 為了訓(xùn)練目標(biāo)檢測(cè)模型，需要為每個(gè)錨框標(biāo)注兩類標(biāo)簽：
  • 一是錨框所含目標(biāo)的類別，簡(jiǎn)稱類別
  • 二是真實(shí)邊界框相對(duì)錨框的偏移量，簡(jiǎn)稱偏移量（offset）
• 在目標(biāo)檢測(cè)時(shí)，首先生成多個(gè)錨框，然后為每個(gè)錨框預(yù)測(cè)類別以及偏移量，接著根據(jù)預(yù)測(cè)的偏移量調(diào)整錨框位置從而得到預(yù)測(cè)邊界框，最后篩選需要輸出的預(yù)測(cè)邊界框
• 在目標(biāo)檢測(cè)的訓(xùn)練集中，每個(gè)圖像已標(biāo)注了真實(shí)邊界框的位置以及所含目標(biāo)的類別

• 在生成錨框之后，主要依據(jù)與錨框相似的真實(shí)邊界框的位置和類別信息為錨框標(biāo)注

  
  
  
  
  
  
• 標(biāo)注錨框的類別和偏移量

  • 設(shè)錨框A及其被分配的真實(shí)邊界框B的中心坐標(biāo)分別為

    
    

  • A和B的寬分別為

    
    

  • 高分別為

    
    

  • 一個(gè)常用的技巧是將A的偏移量標(biāo)注為：

    
    

  • 其中常數(shù)的默認(rèn)值為

    
    

  • 如果一個(gè)錨框沒(méi)有被分配真實(shí)邊界框，只需將該錨框的類別設(shè)為背景。

  • 類別為背景的錨框通常被稱為負(fù)類錨框，其余則被稱為正類錨框。

19.3 輸出預(yù)測(cè)邊界框

• 移除相似的預(yù)測(cè)邊界框：非極大值抑制（non-maximum suppression，NMS）。

  
  
• 非極大值抑制的工作原理：
  • 對(duì)于一個(gè)預(yù)測(cè)邊界框B，模型會(huì)計(jì)算各個(gè)類別的預(yù)測(cè)概率。
  • 設(shè)其中最大的預(yù)測(cè)概率為p，該概率所對(duì)應(yīng)的類別即B的預(yù)測(cè)類別。
    • 將p稱為預(yù)測(cè)邊界框B的置信度
  • 在同一圖像上，將預(yù)測(cè)類別非背景的預(yù)測(cè)邊界框按置信度從高到低排序，得到列表L。
    • 從L中選取置信度最高的預(yù)測(cè)邊界框B1作為基準(zhǔn)，將所有與B1的交并比大于某閾值的非基準(zhǔn)預(yù)測(cè)邊界框從L中移除。這里的閾值是預(yù)先設(shè)定的超參數(shù)。
    • 此時(shí)，L保留了置信度最高的預(yù)測(cè)邊界框并移除了與其相似的其他預(yù)測(cè)邊界框。
• 接下來(lái)，從L中選取置信度第二高的預(yù)測(cè)邊界框B2作為基準(zhǔn)，將所有與B2的交并比大于某閾值的非基準(zhǔn)預(yù)測(cè)邊界框從L中移除。
• 重復(fù)這一過(guò)程，直到L中所有的預(yù)測(cè)邊界框都曾作為基準(zhǔn)。
• 此時(shí)L中任意一對(duì)預(yù)測(cè)邊界框的交并比都小于閾值。

• 最終，輸出列表L中的所有預(yù)測(cè)邊界框。

  
  

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