[發明專利]基于動態結構優化的高精度級聯目標檢測方法與裝置

有效

• 申請號: 201910544949.0
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110288017B
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 王穎穎;王大亮;王輝;王偉旗
• 申請（專利權）人: 河北數云堂智能科技有限公司
• 主分類號: G06V10/764
• 分類號: G06V10/764
• 代理公司: 北京遠創理想知識產權代理事務所(普通合伙) 11513
• 代理人: 衛安樂

本發明涉及一種基于動態結構優化的高精度級聯目標檢測裝置，包括：數據輸入單元，數據信息采集單元，裝置冷啟動單元，級聯網絡框架動態構建單元，級聯網絡參數動態調整單元，模型評估單元，監測控制單元，最優模型選擇單元，模型輸出單元。通過本發明的技術方案，能夠提高圖像中目標的檢測精度，動態適應不同的圖像場景。通過多階段的級聯檢測器對圖像中目標實現了像素級別的高精度位置回歸，從而大幅提升了目標檢測器的定位能力。

技術領域

本發明涉及圖像目標檢測領域，尤其涉及了一種基于動態結構優化的高精度級聯目標檢測方法與裝置。

背景技術

圖像作為最常用的信息載體，理解圖像中特定的目標進而解析圖像內容尤為關鍵。基于圖像的目標檢測是從背景中分離出感興趣的目標，并確定這一目標的描述：類別和位置，其中位置通常用矩形檢測框的坐標表示。然而現有的方法存在矩形檢測框不貼合/不匹配的問題，例如矩形檢測框太大或太小，仍然不能滿足實際生產任務的需求。

目前已經存在一些相關方法。現有方法通過固定階段數和固定IoU閾值的級聯檢測器檢測特定場景下的目標。相關的專利和研究技術如下：

中國專利CN201910021219.2公開了一種基于級聯位置敏感檢測的艦船目標檢測方法，它通過統計檢測網絡各級輸出的候選框與真實框IoU的分布情況，得到三級檢測模塊的IoU閾值，將三階段的級聯檢測器用于海上視頻圖像中艦船目標的精準檢測。固定階段數、固定IoU閾值僅針對海上視頻圖像中的艦船目標有效，無法適用于其它應用場景，而且沒有使用定量化指標來評測檢測模型的貼合度。

中國專利CN201610086496.8公開了一種基于級聯卷積神經網絡的人臉遮擋檢測方法，其使用兩個固定IoU閾值的三級人頭卷積神經網絡，保留符合級聯網絡各個條件的檢測窗口。它同樣也是固定階段數、固定IoU閾值的級聯檢測器，泛化能力不強，精度也有待進一步提高。

綜合現有技術，其技術方案都是固定參數的級聯網絡，不能實時動態監測網絡的訓練過程，網絡性能沒有逐步調整到最優，檢測精度還有進一步提高的空間。

發明內容

本發明被用作解決在現有技術中的上述問題，并且提高圖像中目標的檢測精度，以動態適應不同的圖像場景。通過多階段的級聯檢測器對圖像中目標實現了像素級別的高精度位置回歸，從而大幅提升了目標檢測器的定位能力。

為了實現上述目的，在本發明的第一方面中，提供了一種基于動態結構優化的高精度級聯目標檢測裝置，其特征在于，包括：

(1)數據輸入單元，用于對輸入數據集進行訓練、驗證和測試集合的劃分，分別包含圖像及圖像中目標的標注信息，并按照需求輸入數據集；

(2)數據信息采集單元，用于分析數據種類、數據量大小、包含目標類別、目標的相對尺寸及目標的總數量；

(3)初始參數預置單元，用于接收用戶設定的可接受像素差值及貼合度要求；

(4)裝置冷啟動單元，用于綜合數據信息采集單元和初始參數預置單元的信息來估計初始訓練階段數；

(5)級聯網絡框架動態構建單元，用于根據估計的初始訓練階段數生成訓練配置文件，或者根據監測控制單元的反饋信息進一步調整級聯的階段數，動態構建級聯網絡框架；

(6)級聯網絡參數動態調整單元，用于動態調整級聯檢測器中每個階段正負樣本的判定條件，包括級聯網絡訓練子單元和正負樣本選擇子單元；

(7)模型評估單元，用于使用測試集評估檢測器的貼合水平，并反饋給監測控制單元；

(8)監測控制單元，用于接收級聯網絡參數動態調整單元反饋的檢測器訓練階段、IoU閾值、訓練損失函數信息；接收模型評估單元反饋的貼合度信息；繪制貼合度和階段數的函數曲線，通過級聯網絡可視化監控子單元實時監測訓練過程；