1.一种基于轻量化卷积的无锚框目标检测方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1:构造轻量化的骨干网络,并输入图片到轻量化的骨干网络中,提取特征图;
S2:根据得到的特征图进行左上角点和右下角点的池化操作;
S3:池化后的左上角点、右下角点都分别进行十字星变形卷积与角点预测操作;
S4:根据预测的角点和向心位移算法进行角点匹配,由预测边界框的得分输出最终结果;
步骤S1中,构造轻量化的骨干网络包括以下步骤:
S11:构造基本卷积模块,包括:构造分离特征模块;所述分离特征模块采用通道分离,深度卷积,通道拼接和通道重排的操作,构造成残差结构进行通道分离后的左右两个分支,分别进行卷积,池化和正则化,进行通道数拼接,使输入和输出通道数相同;
基本卷积模块中,分为两种卷积模块;第一类卷积块:通道分离后分为左右分支,左分支进行Conv2D,批处理归一化,Relu激活,DepthWiseConv2D,批处理归一化;右分支进行DepthWiseConv2D,批处理归一化,Conv2D,Relu激活;第二类卷积模块:左分支相较第一类卷积模块多了一层通道乱序的Lambda层,右分支只有一个通道乱序的Lambda层;同时在各个卷积模块之间加入一个通道乱序的Lambda层,最后将左右分支的输出进行通道拼接;
S12:构造骨干网络:由步长为2的下采样卷积和步长为1基本卷积交替出现,融入分离特征模块中,层层串联构成;
步骤S2中,从得到的特征图进行左上角点和右下角点的池化的操作,包括:骨干网络输出的特征图进入池化层中,分别作水平方向与垂直方向上的最大池化得到相对应的特征图,将这两个特征图进行元素相加,得到最终的池化结果。
2.根据权利要求1所述的无锚框目标检测方法,其特征在于,步骤S3中,将池化后的左上角点、右下角点都分别进行十字星变形卷积与角点预测操作,具体包括以下步骤:S31:角点预测:角池化通过保留最大值和求和操作,输出左上角点和右下角点的热度图进行角点预测;输出的每一个热度图集都有C个通道,C表示类别数,并且每一个通道的尺寸为H×W,每一个通道都是一个二值的掩码,来表示每一类物体在图中角点的位置;
S32:十字星变形卷积:经过角池化后会将目标内部信息沿“十字星”边框扩展到角点处,产生十字交叉的特征,通过池化后的不确定的角点范围,卷积核在当前位置附近随意的采样,再对每个采样点的位置都增加一个偏移变量,通过引导偏移更准确地确定角点的正确位置。
3.根据权利要求2所述的无锚框目标检测方法,其特征在于,步骤S32中,所述偏移变量是在边缘位置附近随意采样获得的,角点池输出嵌入到特征映射中,采用的损失函数公式为:其中,N表示训练样本中真实角点的数量,n为求和变量,δtl表示引导偏移后的左上角点, 表示由δtl得到的掩膜映射,δbr表示引导偏移后的右下角点, 表示由δbr得到的掩膜映射,L1是SmoothL1损失函数;
所述引导偏移是引导角点向中心区域的偏移,定义为
i i i i i
其中,δ表示引导偏移,物体i的边界框的坐标bbox=(tlx ,tly ,brx ,bry),几何中心坐标i i是(ctx ,cty)。
4.根据权利要求1所述的无锚框目标检测方法,其特征在于,步骤S4中,根据预测角点和向心位移算法进行角点匹配,具体包括:给定一对角点,为每个角点定义一个二维向量,向心偏移对角点到边界框中心点的空间偏移进行编码,这样每个角点根据向心偏移生成一个中心点,是否匹配是由两个和该匹配的几何中心之间的距离来表示,如果两个角点属于同一个边界框,则它们生成的中心点是接近的。
5.根据权利要求4所述的无锚框目标检测方法,其特征在于,步骤S4中,所述向心偏移:从角点到中心到偏移区域分支的偏移,该偏移包含形状和方向信息,通过偏移算法来判断同属于同一个目标的角点。
6.根据权利要求4所述的无锚框目标检测方法,其特征在于,步骤S4中,所述角点匹配:从角点热图和局部偏移特征图获得角点,对属于同一类别的角点进行分组,满足特定的条件,即可构造预测的边界框。
7.根据权利要求4所述的无锚框目标检测方法,其特征在于,步骤S4中,角点是根据向心偏移算法生成的中心点是否足够接近判断是否匹配,计算所有角点对中心区域的权重,选取得分最高的作为候选框,输出最终的预测结果。