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explained-reverse-attention-network-in-image-segmentation-baa6bdf08ac4.md

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解释:图像分割中的反向注意网络(RAN)

原文:https://pub.towardsai.net/explained-reverse-attention-network-in-image-segmentation-baa6bdf08ac4?source=collection_archive---------2-----------------------

德文·艾弗里在 Unsplash 上的照片

目录

⭐️问题 ⭐️一解 ⭐ ️Reverse 关注网(冉)反向关注分支(RB)反向关注分支(RAB)结合成绩 ⭐️训练 ⭐️表演 引用

⭐️问题

  • 大多数基于 CNN 的语义分割方法专注于简单地获得正确的预测,而没有机制教导模型辨别类别之间的差异。 ( 因此不太常见的类别的特征可能会被忽略)
  • 由于类别之间的视觉相似性,高级特征在不同的类别中共享,这可能在包含不同类别的 边界的区域中产生混淆的结果(例如,具有对象的背景,因为它们具有相似的激活强度)或者当它们混合在一起时。****

图一

为了更好地理解这个问题,请参见图 1。从注意力热图中可以看出,很明显,大多数当今的编码器-解码器模型在两个对象“混合”在一起的部分会有强烈的神经激活(又名。具有模糊的边界或区域,其中 2+个对象共享相似的空间模式),在预测期间,模型根本不应该过多关注那些“混合”部分。

⭐️的解决方案

  • 作者设计了一种机制来识别这些混合的特殊区域,并放大较弱的激活以捕捉目标对象,因此网络不仅学习辨别背景类别,还学习辨别图像中存在的不同对象。

因此,他们提出了一种新颖的架构,并将其命名为“反向注意网络”()来解决上述问题。

图 2:他们提议的网络:RAN

在 RAN 中,有两个不同的分支(一个用红色圈出,一个用蓝色圈出),分别用于学习背景特征和对象特征。

为了进一步突出从对象类学到的知识,一个反向注意结构被指定生成每类掩码以放大混乱区域中对象类的激活。

最后,将预测融合在一起以产生最终预测。

⭐ ️Reverse 关注网络

为了更详细地理解所提出的模型,请参见图 3。

图 RAN 的整体视图。有三种颜色的树枝,分别是黄色、蓝色和绿色。

给出输入图像后,将该过程分解为几个步骤:

  • 使用选定的模型架构生成特征图(通常是 ResNet-101 或 VGG16,但也可以变化 ) 来学习对象特征。
  • 然后,地图被分成两个分支。

图 4:反向分支(从图 3 中截取)。

反向分支 (RB)

  • 用黄色着色,该模型首先训练一个 CONV_rev 层,以明确地学习“反向对象类”(反向对象类是对象类的反向基础事实)。
  • 为了得到反向的对象类,背景和其他类设置为 1,而对象类设置为 0。
  • 然而,当它是多类分割问题时,通常使用一种替代方法,即在馈送到基于 softmax 的分类器之前,反转所有类激活的符号( )。这种方法允许 CONV_rev 层使用相同的基于类别的基本事实标签进行训练。

图 5:反向注意分支(从图 3 中截取)。

反向注意分支(RAB)

  • 由于较差的性能,反向注意分支被提出来突出被原始预测忽略的区域(包括 混合区域和背景区域),而不是通过激活反向分支直接对原始预测应用逐元素减法。反向注意的输出会产生一个面向类别的面具来放大反向激活图。
  • 如图 3 和图 5 所示,来自输入图像的初始特征图被馈送到conv _ 组织层。
  • 然后,结果特征图的像素值被块翻转。
  • 然后, sigmoid 函数被应用于在[0,1]之间转换像素值,然后将特征图馈送到注意图,在那里应用注意遮罩。
  • 上述步骤可以总结为公式 1,其中 I,j 表示像素位置。
  • 因此,具有小的或负面反应的区域将通过否定s 形操作来突出显示,但是正面激活(或置信分数)的区域将在反向注意分支中被抑制。

一级方程式

结合结果

  • *然后,来自反向注意分支的映射被**反向分支逐元素相乘。*从原始预测中减去结果图,生成最终预测。

图 RAN 的整体视图(为了便于参考,复制了它!).

⭐️培训

这超出了本文的范围,所以我们只向您展示本文的原文:

⭐️表演

表 1:在流行数据集上与流行语义分割架构的性能比较。

谢谢!❤️

引用

[1] 具有反向注意的语义分割