Retina

时间限制：C/C++ 1秒，其他语言2秒

空间限制：C/C++ 32768K，其他语言65536K

64bit IO Format: %lld

题目描述



所谓“Retina”是一种显示标准，是把更多的像素点压缩至一块屏幕里，从而达到更高的分辨率并提高屏幕显示的细腻程度。

例如在普通的屏幕上，一个字符是对应着一个像素，而在retina的屏幕上，一个字符由四个像素显示

例如

山财大的“山“字的点阵图如下：



在普通屏幕上的显示效果是这样的

 



而在retina屏幕上的效果是：



 

 

Retina的具体显示效果，由一个可以调节的“缩放比例”确定，

缩放比例为200%即意味着原来由一个 * 号组成的图案，现在由上下左右的4个 * 组成，

现在给你一个缩放比例，要求你输出对应的“山”

 

输入描述:

一个数字，表示放大比例

（例如 2 即为放大200%）

输出描述:

对应的”山“字图形

示例1

输入

复制

1

输出

复制

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*    *    *
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链接：https://ac.nowcoder.com/acm/contest/547/C

来源：牛客网

/*Retina*/
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(void){
	int n, m = 0;//倍数 
	int heng = 1, shu = 6;
	char ch = '*', sp = ' ';
	scanf("%d", &n);
	char shan[7*n][11*n];
	for(int i = 0; i < 7*n; ++i){//行 
		for(int j = 0; j < 11*n; ++j){//列 
			if(i < shu*n){//竖 
					if(j%(5*n)==m)
						shan[i][j] = ch;
					else
						shan[i][j] = sp;
			}else{//横 
					if(j%(10*n)==m){
						shan[i][j] = sp;
					}else{
						shan[i][j] = ch;
					}
			}
			m++;
			if(m == n){
				m = 0;
			}
		}
	}
	
	for(int i = 0; i < 7*n; ++i){
		for(int j = 0; j < 11*n; ++j){
			printf("%c", shan[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
	
	
	return 0;
}




 

 

作为单阶段网络，retinanet兼具速度和精度(精度是没问题，速度我持疑问)，是非常耐用的一个检测器，现在很多单阶段检测器也是以retinanet为baseline，进行各种改进，足见retinanet的重要，我想从以下几个方面出发将retinanet解读下，尽己所能。
retinanet出发点，目的，为什么
retinanet解决方案，做法，干什么
retinanet的效果，缺点，改什么
retinanet中的疑点(我个人的)
【出发点】
retinanet的出发点，作为一款单阶段检测器，开个玩笑，它其实是想为yolo,ssd等前辈找回牌面，毕竟在速度上是达到实时了，但是精度上依然被faster rcnn等两阶段检测器吊打，着实没面子，那既然痛点在精度上，本文的重点也在于此，作者认为单阶段的精度差在于单阶段检测器中样本的失衡，负样本比例远远大于正样本，占据样本中多数，影响网络的优化(如何解释会妨碍网络优化，我还解释不清)，而两阶段就没有这样的问题么，我觉得不是没有，但问题小很多，因为第一阶段会剔除掉大量负样本，所以在第二阶段训练时候，正负样本比例失衡并不严重，尽管第一阶段也会面临这样的问题。也许可以将focal loss(retinanet采用的采样方案或者说损失形式)用于RPN，按道理来讲会提升的
既然负样本太多，那我们也不是没办法，之前已有相关的处理方法，比如OHEM，专门挑比较难分类的负样本进行分类，其余的负样本不参与训练，效果也是不错的，大方向思路也没问题，就是降低易分类样本的影响，OHEM的思路是让它们的影响为0，直接弃用，而本文的思路是降低它们的权重，提高难分类样本的权重，如果再加上另一种方案，即所有样本原封不动，参与训练，那么这三种方案，OHEM属于激进派，retinanet属于温和派，原封不动属于保守派，最后的实验结果表明 温和派>激进派>保守派
【解决方案】
retinanet的解决方案十分的简洁，简洁到令人发指，就是在原本的分类损失上进行改动，加上权重因子，减小易分类样本的权重，加大难分类样本的权重(相对而言，不是绝对的变大了)，至于回归损失，保持不变
首先看原来的分类损失，以二分类为例(多分类基本是一样的)
这就是标准的交叉熵损失，稍微变换一下
有下面公式
对于这个公式，Pt越大，代表越容易分类，也就是越接近target，
于是我们应该在Pt变大时，权重变小， 变小时，权重变大， 怎么做，加一个权重因子即可，我先来一个乞丐版的，在原公式前面乘以1-Pt。就成了
当然了，论文中稍微高大上一些，
γ(gamma，不是Y)，是一个指数因子，论文里设为2
上面的公式就是focal loss，但还不是最终版，在类别不平衡中有一种做法，是给损失加上常数项正负样本平衡因子，α，这个平衡因子是用来对正负样本的损失进行平衡，并不能区分易分类样本和难分类样本哦，最终版focal loss也加入了这一项，于是变成(下标t与P的下标一个意思，针对两种类别)，相比公式4，效果轻微提升
论文中给出了，Focal loss和CE的对比图，CE的loss在最上面，可以看到，越易分类的样本，Focal loss损失越小
上面就是核心，下面我来讲一下实现细节，网络结构，anchor的设置，FPN的设置，等等
网络结构
作者采用的网络与faster rcnn或者FPN一样，也是resnet50,101,然后加上FPN的结构，如下图所示
对于金字塔的每一层，都有两个分支，分类和回归，A是每个预测位置的anchor数量，以该位置为中心，K是要预测的目标类别数，4是与类别无关的坐标回归，也可以设置成与类别相关的，那就是4K个通道输出了，论文中作者说这两种设置效果相同，但类别无关的显然参数更少。
另外需要注意的一点是不同金字塔级别的分类分支参数共享，就是使用同一个卷积组合，回归分支，作者没说是否参数共享
inference:前向推理阶段，即测试阶段，作者对金字塔每层特征图都使用0.05的置信度阈值进行筛选，然后取置信度前1000的候选框(不足1000更好) ，接下来收集所有层的候选框，进行NMS,阈值0.5
train:训练时，与GT的IOU大于0.5为正样本，小于0.4为负样本，否则忽略
anchor：anchor的设置与FPN论文略有不同，FPN中每一层一种尺度，三种比例，而retinanet中，每一层三种尺度，三种比例，在FPN中，5层金字塔，anchor尺度范围是322到5122，而本文为每一层的尺度设置三种，20， 21/3, 22/3.比例依旧是1：1， 1：2，2：1，于是有9种anchor。
以输入为800X800,五层金字塔尺度分别为100X100,50X50,25X25,12X12,6X6,算一下anchor数量，119745， 10几万anchor覆盖在整张图像中，密密麻麻，让你知道什么是密集检测，哈哈，插句话，10几万anchor中绝大多数都是负样本，无用的计算太多，这也是现在anchor free的一个出发点。
网络初始化：这一点本来没什么可说的，大家都一样，但是retinanet做了一点设置
【效果】
论文中给了好多对比试验，也给出了好多map值，简单贴一下，都是coco test-dev数据集的
37.8 resnet101-FPN 800
39.1 resnet101-FPN 800，scale jitter, longer train time
40.8 resNext101-FPN 800

RetinaNet


-Model(pytorch版本



1.一 论文导读
2.二 论文精读
3.三 代码实现
4.四 问题思索


《Focal Loss for Dense Object Dectection》

—RetinaNet

作者：Ross Girshick (RGB)、何凯明

单位：

发表会议及时间： ICCV 2017

arXiv，[Submitted on 7 Aug 2017 (v1), last revised 7 Feb 2018 (this version, v2)]

源代码地址
补充：Ross Girshick ，俗称RGB大神，深度学习图像检测的启蒙人，代表作RCNN系列
一 论文导读



背景：



何凯明2017年发表的Mask-RCNN，物体检测、语音分割、实例分割推到了顶峰，同时还可做姿态检测，其地位类似于NLP中的BERT,在Mask-RCNN发表以后，对物体检测领域的研究有所下降。




二 论文精读




Focal Loss





三 代码实现










论文用来四十多个模型来证明了Focal Loss 的有效性
四 问题思索