随着人工智能的出现,许多新的算法和软件被开发出来,以补充该领域,并进一步推进正在开发的模型。获得空前重要性的算法之一是物体检测,不要与图像分类相混淆,它是一种获取图像并提取其中感兴趣的物体及其在图像中的位置的算法。
SSD或单次检测是计算机视觉领域中为物体检测设计的一种算法。为了实现物体检测的目的,我们还有其他模型。
比如说。
- YOLO
- SSD
- R-CNN
- HOG
在这个阶段需要注意的一个重要问题是单阶段检测和双阶段检测之间的区别。单阶段检测忽略了任何感兴趣区域(RoI),并直接剖析图像进行物体检测。另一方面,两阶段检测器采用的方法是将图像分解为多个感兴趣区域。
SSD是一种单阶段检测器,当计算机视觉被两阶段检测器(如R-CNN算法)所主导时,它是一个重大发展。
YOLO算法
另一个与SSD共享特征的算法是YOLO物体检测算法。它也是一种单阶段物体检测算法,采用卷积神经网络在单次运行中检测物体。由于其速度和准确性,它在计算机视觉中备受推崇,并被运用于各种现实生活中的应用。
YOLO和SSD在其物体检测过程的各个方面都很相似。两者都在获取的图像上使用网格盒,同时将它们进一步分解为边界盒。
同样,交叉联合(IoU)方法被用来寻找每个边界盒的信心分数。一个主要的区别是,SSD采用了卷积层,而不是YOLO算法中使用的神经网络。
SSD的功能
回到单镜头检测,SSD使用VGG-16网络和卷积层来检测和定位图像中的物体。VGG-16的主要工作是提取图像。之后,连续的卷积层被用于检测物体和它们在图像中的位置。
大体上,SSD由两部分组成。
- 骨干层,VGG-16是其中的一部分
- SSD头部由逐渐减少的卷积层组成。
在SSD中,特色图像被划分为不同分辨率的网格,如3✕3。之后,锚定框被应用于包含感兴趣图像的网格。
SSD将不同长宽比的约8732个锚定框应用于图像,与输入图像的地面真实框相匹配。
锚点盒与地面真实盒的重叠,也被称为置信度,被检查。重叠度最高的锚点盒被用来寻找物体的存在和位置。值得注意的是,匹配的盒子必须至少有50%的重叠。
其余的盒子被取消,只有前200个独特的盒子被保留,这个过程被称为非最大抑制(nms)。最后,数据增强被用来帮助向算法提供关于不同图像尺寸和方向的数据,以提高其物体检测能力。
这个过程也被称为SSD的训练,其中经过训练的SSD被用于单次拍摄的物体检测。
为什么SSD是个大问题?
单镜头检测器是在其他几种算法(如CNN)出现后推出的。SSD变得如此受欢迎的主要原因之一是它具有单次拍摄的能力,同时具有高度的准确性。
准确度的衡量标准可以从一篇名为SSD的研究论文的结果中推断出来。单次拍摄的多盒检测器,它报告了在59帧速率下74%的mAP(平均平均精度)。
如上所述,SSD在其方法中没有采用RoI,而是将主体图像作为一个整体来观察,而较早的模型会将主体图像分成RoI,然后再进行物体检测。
最初,在计算机视觉领域,物体分类是一项主要功能,由软件以甚至比人类更好的能力完成。然而,当涉及到物体检测时,机器被发现是缺乏的。
第一个用于物体检测的深度神经网络算法是overfeat。尽管这是一个不错的起点,但由于窗口的不变性,该算法的滑动窗口方法产生了许多问题,以适应形状和
大小
的变化
。
这个问题在为物体检测开发的算法中得到了改善,如R-CNN、FAST R-CNN和FASTER R-CNN,但这些算法在训练阶段也被发现很慢。由于算法的两阶段检测性质,训练需要分两个阶段进行,而且在面对非训练对象时,网络会滞后。
为了解决这种算法的缓慢功能,开发了YOLO和SSD算法,它们具有更高的准确性和速度。由于其速度和准确性,SSD已经在自动驾驶、农业中的物体检测、零售购物、安全和医学等领域找到了应用。
固态硬盘的弊端
即使我们谈到了SSD算法的优点,我们也必须考虑到与之相关的缺点和问题。据观察,由于无法生成高级特征,SSD在较小的物体上表现不佳。
其次,当涉及到检测属于同一类别的物体时,该算法可能会感到困惑。其中一些问题也被其他较新的模型所共享,比如较新的YOLO版本,同时在速度和准确性方面也有所改进。YOLOR算法被认为是最快的,而YOLOv3有更好的损失函数收敛性。
另一方面,RetinaNet也被引入以改善YOLO和SSD算法的弱点。它有一个独特的焦点损失函数系统,在这里它打败了以前的算法。最后,SSD算法的另一个缺点是,它不像YOLO算法那样可以开放源代码。
最后的思考
总而言之,SSD是主要的发展之一,与YOLO一起,开创了单级检测器的时代,是先进模型时的重要蓝本。
SSD的速度和准确度为物体检测算法设立了标准,同时也是用于物体检测的卷积网络领域的一个进步,并在训练时间和类别学习方面有所改进。
尽管后来开发的算法,如YOLOv3和RetinaNet,在速度和训练等个别领域改进了SSD的功能,但当需要在速度、准确性和实时识别方面有全面的表现时,SSD仍然是一个不错的选择。