DL之DeepLabv2:DeepLab v2算法的简介(论文介绍)、架构详解、案例应用等配图集合之详细攻略

简介: DL之DeepLabv2:DeepLab v2算法的简介(论文介绍)、架构详解、案例应用等配图集合之详细攻略

DeepLab v2算法的简介(论文介绍)


     DeepLabv2是DeepLabv1的改进版本,改进的不多,主要是用多尺度提取获得更好的分割效果。


Abstract

      In this work we address the task of semantic image segmentation with Deep Learning and make three main contributions  that are experimentally shown to have substantial practical merit. First, we highlight convolution with upsampled filters, or  ‘atrous convolution’, as a powerful tool in dense prediction tasks. Atrous convolution allows us to explicitly control the resolution at  which feature responses are computed within Deep Convolutional Neural Networks. It also allows us to effectively enlarge the field of  view of filters to incorporate larger context without increasing the number of parameters or the amount of computation. Second, we  propose atrous spatial pyramid pooling (ASPP) to robustly segment objects at multiple scales. ASPP probes an incoming convolutional  feature layer with filters at multiple sampling rates and effective fields-of-views, thus capturing objects as well as image context at  multiple scales. Third, we improve the localization of object boundaries by combining methods from DCNNs and probabilistic graphical  models. The commonly deployed combination of max-pooling and downsampling in DCNNs achieves invariance but has a toll on  localization accuracy. We overcome this by combining the responses at the final DCNN layer with a fully connected Conditional  Random Field (CRF), which is shown both qualitatively and quantitatively to improve localization performance. Our proposed  “DeepLab” system sets the new state-of-art at the PASCAL VOC-2012 semantic image segmentation task, reaching 79.7% mIOU in  the test set, and advances the results on three other datasets: PASCAL-Context, PASCAL-Person-Part, and Cityscapes. All of our code  is made publicly available online.

      本文研究了基于深度学习的语义图像分割问题,并提出了三个具有实际应用价值的主要研究方向。首先,我们强调卷积与上采样滤波器,或“atrous卷积”,在密集预测任务中是一个强大的工具。Atrous卷积允许我们显式地控制在深度卷积神经网络中计算特征响应的分辨率。它还允许我们有效地扩大过滤器的视野,在不增加参数数量或计算量的情况下合并更大的上下文。其次,提出了一种基于空间金字塔池化 (ASPP)的多尺度鲁棒分割方法。ASPP使用多个采样速率的过滤器和有效的视图字段探测传入的卷积特征层,从而在多个尺度上捕获对象和图像上下文。第三,结合DCNNs方法和概率图形模型,改进了目标边界的定位。DCNNs中常用的最大池和下采样的组合实现了不变性,但对定位精度有一定的影响。我们通过将DCNN最后一层的响应与一个完全连接的条件随机场(CRF)相结合来克服这个问题,该条件随机场在定性和定量上都显示出来,以提高定位性能。我们提出的“DeepLab”系统在PASCAL VOC-2012语义图像分割任务中设置了新的技术状态,在测试集中达到了79.7%的mIOU,并在其他三个数据集:PASCAL-Context, PASCAL-Person-Part,和Cityscapes上提出了结果。我们所有的代码都在网上公开。

CONCLUSION

      Our proposed “DeepLab” system re-purposes networks  trained on image classification to the task of semantic segmentation  by applying the ‘atrous convolution’ with upsampled  filters for dense feature extraction. We further extend it  to atrous spatial pyramid pooling, which encodes objects as  well as image context at multiple scales. To produce semantically  accurate predictions and detailed segmentation maps  along object boundaries, we also combine ideas from deep  convolutional neural networks and fully-connected conditional  random fields. Our experimental results show that  the proposed method significantly advances the state-ofart  in several challenging datasets, including PASCAL VOC  2012 semantic image segmentation benchmark, PASCALContext,  PASCAL-Person-Part, and Cityscapes datasets.

      我们提出的“DeepLab”系统将训练有素的图像分类网络重新用于语义分割任务,利用带上采样滤波器的“atrous convolution”进行密集特征提取。我们进一步将其扩展到空间金字塔池,它在多个尺度上编码对象和图像上下文。为了产生精确的语义预测和沿着目标边界的详细分割地图,我们还结合了深度卷积神经网络和全连通条件随机域的思想。实验结果表明,该方法在PASCAL VOC 2012语义图像分割基准测试、PASCALContext,  PASCAL-Person-Part和Cityscapes数据集等多个具有挑战性的数据集上都取得了显著的进步。


论文

Liang-ChiehChen, George Papandreou, IasonasKokkinos, Kevin Murphy, Alan L. Yuille.

DeepLab: Semantic Image Segmentation with Deep Convolutional Nets, AtrousConvolution,

and Fully Connected CRFs.

IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence ( Volume: 40 , Issue: 4 , April 1 2018 )应该是2017

https://arxiv.org/abs/1606.00915



0、实验结果


1、基于VGG-16的DeepLabmodel中,ASPP对PASCAL VOC 2012 valset性能(平均IOU)的影响。


Effect of ASPP on PASCAL VOC 2012 valset performance (mean IOU) for VGG-16 based DeepLabmodel.




LargeFOV: single branch, r = 12 .

ASPP-S: four branches, r= { 2, 4, 8, 12 } .

ASPP-L: four branches, r = { 6, 12, 18, 24 } .

多尺度+大感受野可显著提高语义分割效果


2、PASCAL VOC 2012 valresults输入图像和论文中的DeepLabresults之前/之后的CRF


PASCAL VOC 2012 valresults. Input image and our DeepLabresults before/after CRF


image.png


3、ASPP与基线LargeFOV模型进行定性分割


Qualitative segmentation results with ASPP compared to the baseline LargeFOV model.

采用多个大FOV的ASPP-L模型可以成功捕获多个尺度的目标和图像上下文。


image.png


4、PASCAL VOC 2012测试集性能


Performance on PASCAL VOC 2012 test set

在NVidia Titan X GPU 上运行速度达到了8FPS,全连接CRF 平均推断需要0.5s ,在耗时方面和DeepLab-v1无差异,但在PASCAL VOC-2012 达到79.7 mIOU。


image.png



1、DeepLab-v2 改进点


(1)、用多尺度特征提取获得更好的分割效果


目标存在多尺度的问题,DeepLabv1中是用多个MLP结合多尺度特征解决,虽然可以提升系统的性能,但是增加了特征计算量和存储空间。

受到SpatialPyramidPooling(SPP)的启发,提出了一个类似的结构,在给定的输入上以不同采样率的空洞卷积并行采样,相当于以多个尺度捕捉图像的上下文,称为ASPP(atrousspatialpyramidpooling)模块。





DeepLab v2算法的架构详解


更新……





DeepLab v2算法的案例应用


更新……



相关文章
|
2月前
|
存储 算法 测试技术
ArrayList集合的两个实例应用,有趣的洗牌算法与杨辉三角
ArrayList集合的两个实例应用,有趣的洗牌算法与杨辉三角
31 1
|
2月前
|
监控 算法 安全
带用集合算法set union讲解
带用集合算法set union讲解
28 0
|
14天前
|
机器学习/深度学习 人工智能 自然语言处理
【CVPR2024】阿里云人工智能平台PAI图像编辑算法论文入选CVPR2024
近期,阿里云人工智能平台PAI发表的图像编辑算法论文在CVPR-2024上正式亮相发表。论文成果是阿里云与华南理工大学贾奎教授领衔的团队共同研发。此次入选标志着阿里云人工智能平台PAI自主研发的图像编辑算法达到了先进水平,赢得了国际学术界的认可。在阿里云人工智能平台PAI算法团队和华南理工大学的老师学生们一同的坚持和热情下,将阿里云在图像生成与编辑领域的先进理念得以通过学术论文和会议的形式,向业界传递和展现。
|
5天前
|
算法 Java
Java数据结构与算法:用于处理不相交集合的合并和查找问题
Java数据结构与算法:用于处理不相交集合的合并和查找问题
|
5天前
|
算法 搜索推荐 C++
C++之STL常用算法(遍历、查找、排序、拷贝、替换、算数生成、集合)
C++之STL常用算法(遍历、查找、排序、拷贝、替换、算数生成、集合)
14 0
|
2月前
|
人工智能 算法 测试技术
论文介绍:进化算法优化模型融合策略
【5月更文挑战第3天】《进化算法优化模型融合策略》论文提出使用进化算法自动化创建和优化大型语言模型,通过模型融合提升性能并减少资源消耗。实验显示,这种方法在多种基准测试中取得先进性能,尤其在无特定任务训练情况下仍能超越参数更多模型。同时,该技术成功应用于创建具有文化意识的日语视觉-语言模型。然而,模型融合可能产生逻辑不连贯响应和准确性问题,未来工作将聚焦于图像扩散模型、自动源模型选择及生成自我改进的模型群体。[论文链接: https://arxiv.org/pdf/2403.13187.pdf]
128 1
|
2月前
|
算法 C++ 容器
黑马c++ STL常用算法 笔记(6) 常用集合算法
黑马c++ STL常用算法 笔记(6) 常用集合算法
|
2月前
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
【图像版权】论文阅读:CRMW 图像隐写术+压缩算法
【图像版权】论文阅读:CRMW 图像隐写术+压缩算法
22 0
|
1天前
|
算法 安全 数据库
基于结点电压法的配电网状态估计算法matlab仿真
**摘要** 该程序实现了基于结点电压法的配电网状态估计算法,旨在提升数据的准确性和可靠性。在MATLAB2022a中运行,显示了状态估计过程中的电压和相位估计值,以及误差随迭代变化的图表。算法通过迭代计算雅可比矩阵,结合基尔霍夫定律解决线性方程组,估算网络节点电压。状态估计过程中应用了高斯-牛顿或莱文贝格-马夸尔特法,处理量测数据并考虑约束条件,以提高估计精度。程序结果以图形形式展示电压幅值和角度估计的比较,以及估计误差的演变,体现了算法在处理配电网状态估计问题的有效性。
|
5天前
|
机器学习/深度学习 自然语言处理 算法
m基于深度学习的OFDM+QPSK链路信道估计和均衡算法误码率matlab仿真,对比LS,MMSE及LMMSE传统算法
**摘要:** 升级版MATLAB仿真对比了深度学习与LS、MMSE、LMMSE的OFDM信道估计算法,新增自动样本生成、复杂度分析及抗频偏性能评估。深度学习在无线通信中,尤其在OFDM的信道估计问题上展现潜力,解决了传统方法的局限。程序涉及信道估计器设计,深度学习模型通过学习导频信息估计信道响应,适应频域变化。核心代码展示了信号处理流程,包括编码、调制、信道模拟、降噪、信道估计和解调。
28 8