【转】【简评】Understanding Convolution for Semantic Segmentation

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【简评】Understanding Convolution for Semantic Segmentation

ycszen

8 个月前

本篇论文主要有两个创新点，DUC(dense upsampling convolution)和HDC(hybrid dilated convolution)，分别针对上采样和dilated convolution问题进行改进。

我用pytorch实现了DUC功能，代码放在我的github上了，欢迎star，欢迎讨论。

DUC

语义分割任务下的网络基本都具有encoding和decoding的过程，而大多数网络在decoding时使用的是双线性插值。而双线性插值是不能学习的，且会丢失细节信息。所以，文章中提出了一种方法：dense updampling convolution——通过学习一些系列的放大的过滤器来放大降采样的feature map到最终想要的尺寸。具体结构如下：

整个想法很清晰，就是将长宽尺寸上的损失通过通道维度来弥补。假设原图大小为，经过ResNet后维度变为（其中， ），通过卷积后输出feature map维度为，其中是语义分割的类别数。最后通过reshape到尺寸就可以了。不难看出，DUC的主要思想就是将整个label map划分成与输入的feature map等尺寸的子部分。所有的子部分被叠加次就可以产生整个label map了。这种变化允许我们直接作用在输出的feature map上而不用像deconvolution和unpooling那样还需要一些额外的信息。

实验对比如下：

其中，DS：Downsampling rate of the network. Cell：neighborhood region that one predicted pixel represents.

HDC

HDC主要是为了解决使用dilated convolution会产生的“gridding issue”。

当dilated convolution在高层使用的rate变大时，对输入的采样将变得很稀疏，将不利于学习——因为一些局部信息完全丢失了，而长距离上的一些信息可能并不相关；并且gridding效应可能会打断局部信息之间的连续性。

第一行是ground truth，第二行是gridding现象，第三行是使用HDC后的输出

所以，文章提出了HDC——使用一系列的dilation rates而不是只用相同的rate，并且使用ResNet-101中blocks的方式连接它们。具体展示如下：

a：所有的卷积层都使用dilation rate

b：连续的卷积层使用dilation rates

从这也可看出，HDC还有一个好处，可以增大网络的感受野。

实验对比如下：

RF是使用了HDC结构的，bigger是指HDC中使用的rates更大论文地址：https://arxiv.org/pdf/1702.08502.pdf