检测模型
模型概览
目标检测模型
下面几个模型是比较经典的检测模型：
- 【1】SSD 2015——经典的 OneStage 模型
- 【2】Faster R-CNN 2015——经典的 TwoStage 模型
- 【3】YOLO v3 2018——速度较快的检测模型
- 【4】CenterNet 2019——AnchorFree 模型
- 【5】DETR 2020——使用 Transformer 做检测任务的模型
- 【6】YOLO v5 2020——速度较快的检测模型
它们在 COCO2017 上的分数如下：
实例分割模型
下面几个模型是比较经典的实例分割模型：
- 【1】Mask R-CNN 2017——现代化的实例分割模型
- 【2】Cascade Mask R-CNN 2019——级联的 Mask R-CNN
- 【3】QueryInst 2021——目前排行榜第 10 名
- 【4】SwinV2 2021——目前排行榜第 1 名
它们在 COCO2017 上的分数如下：
具体模型介绍
SSD 2015
SSD: Single Shot MultiBox Detector
SSD 是 OneStage 的模型，因为没有 RPN、ROI 等操作，所以速度会快很多，代价在于精度有所降低。
YOLO 与 SSD 的结构也是类似的，不过一代的 YOLO 没有使用中间层的特征。
模型结构如下：
YOLOv5 2022
YOLOv5 仍然是属于 OneStage 模型，对结构进行了许多优化，降低了计算量。各种数据增强方法也提高了模型的精度。
Faster R-CNN 2015
Faster R-CNN: Towards Real-Time Object Detection with Region Proposal Networks
Faster R-CNN 是最经典的 TwoStage 模型。 使用 RPN 提取出可能是物体的区域，然后使用 ROI Pooling 抓出局部特征， 再使用分类和回归将类别和框的位置计算出来。
下图就是 FPN 结构的示意：
下图是检测头的结构：
DETR 2020
End-to-End Object Detection with Transformers
DETR 仍然是使用 CNN 提取特征，不过没有使用传统的 RPN 和检测 Head，因此也没有 Anchor，使用了 Transformer 直接检测物体。
DETR 结构：
Transformer 结构：
Multi-Head Attention 结构：
Attention 结构：
Mask R-CNN 2017
经典的 TwoStage 模型，检测部分和 Faster R-CNN 一样，先提取可能是物体的部分，然后再提取这部分区域的特征计算类别和框，但是多了一个 Mask 分支，用于逐像素分类，计算该物体的 Mask。
Cascade Mask R-CNN 2019
Cascade R-CNN: High Quality Object Detection and Instance Segmentation
将模型的结果再输入到新的模型里做精调，反复几次，这样可以提升模型的准确率，但是也会增加计算量。
模型可视化对比
为了综合评价各个模型的能力，我们使用各个模型对下图进行了推断和可视化：
| 模型名称 | 年份 | bbox mAP | 可视化图 |
|---|---|---|---|
| SSD Lite MobileNetV2 | 2015 | 21.3 |  |
| YOLOv3 | 2018 | 33.7 |  |
| YOLOv5s | 2022 | 37.4 |  |
| YOLOv5x6 | 2022 | 55.0 |  |
| Faster R-CNN R50 | 2015 | 40.3 |  |
| Mask R-CNN R50 | 2017 | 40.9 |  |
| Cascade Mask R-CNN R50 | 2019 | 44.3 |  |
| DETR R50 | 2020 | 40.1 |  |
| Mask2Former R50 | 2021 | 44.8 |  |
| Swin R50 | 2021 | 46.0 |  |
| QueryInst R50 | 2021 | 47.5 |  |
可以看到，不是 mAP 分数更高的模型就更准，目前基于 Anchor 的模型依然具备极大的优势。