如何使用基于轉(zhuǎn)置卷積操作改進(jìn)進(jìn)行單階段多邊框目標(biāo)檢測方法

　　針對單階段多邊框目標(biāo)檢測（ SSD）模型在以高交并比（IoU）評估平均檢測精度（mAP）時(shí)出現(xiàn)的精度下降問題，提出一種使用轉(zhuǎn)置卷積操作構(gòu)建的循環(huán)特征聚合模型。該模型以SSD模型為基礎(chǔ)，使用ResNet 101作為特征提取網(wǎng)絡(luò)。首先，利用轉(zhuǎn)置卷積操作擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中深層特征圖的尺寸，為淺層特征圖引入對目標(biāo)的高層抽象和上下文信息；其次，使用全連接卷積層減少淺層特征圖在進(jìn)行特征聚合時(shí)出現(xiàn)偏差的可能性；最后，將淺層特征圖與表示了上下文信息的深層特征圖拼接，并使用lxl卷積操作恢復(fù)通道數(shù)。特征聚合過程可以循環(huán)進(jìn)行多次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用KITTI數(shù)據(jù)集，以交并比（IoU）為0.7評估平均檢測精度，與原始SSD模型相比，循環(huán)特征聚合模型的檢測精度提高了5.1個(gè)百分點(diǎn)；與已有的精度最高Faster R-CNN相比，檢測精度提高了2個(gè)百分點(diǎn)。循環(huán)特征聚合模型能有效提升平均目標(biāo)檢測精度，生成高質(zhì)量的邊界框。

　　在現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用中，以高精度分類和定位目標(biāo)是服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵。例如，在高端的駕駛輔助系統(tǒng)中，精確地定位車輛和行人與實(shí)現(xiàn)安全的自動(dòng)駕駛緊密相關(guān)。

　　近幾年在目標(biāo)檢測領(lǐng)域取得的進(jìn)展體現(xiàn)了深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展中發(fā)揮的關(guān)鍵作用。目前基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的不同方法可以大致被分為兩類：第一類是類似基于區(qū)域卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ Regions with Convolutional Neural Network，R-CNN）‘11的雙階段方法。該類方法的第一階段產(chǎn)生高質(zhì)量的候選區(qū)域，第二階段對候選區(qū)域進(jìn)行分類和定位結(jié)果優(yōu)化。另外一類方法取消了生成候選區(qū)域階段，構(gòu)建了一個(gè)單階段的端到端模型。單階段模型通常更加容易訓(xùn)練，能夠在生產(chǎn)環(huán)境中達(dá)到更高的計(jì)算效率心］。然而，當(dāng)單階段模型需要以更高的交并比（ Intersection over Union，IoU）來評估平均目標(biāo)檢測精度時(shí)，運(yùn)算速度的優(yōu)勢通常會(huì)被較低的檢測精度抵消，而雙階段的目標(biāo)檢測方法能夠取得更高的檢測精度。造成單階段方法在高IoU條件下檢測精度降低的主要原因是：在復(fù)雜的場景中，模型很難生成高質(zhì)量的邊界框。