Lecture 03 学习讲义
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区域、像素与实例类别与位置怎样成为可学习的区域目标?

给正例、背景和忽略项分配任务

先明确训练分配,才能知道哪一项预测拥有位置目标。

为什么要有正例、背景和忽略项

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给定参考框与真值的 IoU 矩阵,匹配规则把参考框变成训练样本。例如课堂教学阈值若设正例至少 0.7、背景小于 0.3,则 IoU 为 0.8、0.4、0.1 的三个框分别是正例、忽略、背景。只有正例有对应的框回归目标。忽略的用途是暂不把模糊覆盖强行当正或负,而不是悄悄改成背景。

真实 LAB10 使用另一组公开写明的阈值:正例至少 0.45,背景低于 0.25,中间忽略;再用逐次最大 IoU 为每个真值保留一个不同 anchor,避免某个对象完全收不到位置监督。强制匹配服务于学习,评价时不能为了“每个对象都匹配一次”照搬这条规则。

空图同样是有效训练输入。所有参考框都应学背景,回归项没有正例便归零。如果只训练总有物体的图片,模型可能从未被要求学会空输出。

负例远多于正例时,本实验选难负例参与分类损失,最多正例数的三倍、每图至少十二个。阅读代码时应看 loss 的掩码与归一化,而不只看 L=Lcls+λLboxL=L_{cls}+\lambda L_{box} 这一行总公式。

区域、像素与实例类别与位置怎样成为可学习的区域目标?

把目标框编码,再原样解码回来

解释、算例与证据

P33 · 位置怎样成为可学习的目标?

把“位置回归”算到四个具体目标:.2、−.1、ln1.2、0;再逆变换回目标框。归一化、坐标格式与尺度因子必须成对。下方匹配说明哪些参考框具有位置目标,背景和忽略项为什么不能照样回归。

Lecture 03 课堂图解 P33参考框与目标框(连续坐标,无 +1)01020304050607080参考 (20,20,60,60)中心 (40,40) · 宽40 · 高40目标 (24,16,72,56)中心 (48,36) · 宽48 · 高40tₓ = (48−40)/40 = 0.2tᵧ = (36−40)/40 = −0.1t_w = ln(48/40) ≈ 0.1823t_h = ln(40/40) = 0本课程坐标算例;展示常见框参数化,不代表所有检测器。

连续坐标网格上的参考框 (20,20,60,60) 与目标框 (24,16,72,56),中心位移和四项回归目标逐项对应。

  • 参考框与目标框(连续坐标,无 +1)
  • 0
  • 10
  • 20
  • 30
  • 40
  • 50
  • 60
  • 70
  • 80
  • 参考 (20,20,60,60)
  • 中心 (40,40) · 宽40 · 高40
  • 目标 (24,16,72,56)
  • 中心 (48,36) · 宽48 · 高40
  • tₓ = (48−40)/40 = 0.2
  • tᵧ = (36−40)/40 = −0.1
  • t_w = ln(48/40) ≈ 0.1823
  • t_h = ln(40/40) = 0
  • 本课程坐标算例;展示常见框参数化,不代表所有检测器。
连续坐标网格上的参考框 (20,20,60,60) 与目标框 (24,16,72,56),中心位移和四项回归目标逐项对应。 查看对应图解状态
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课堂讲述

类别可以用一个标签训练,框的位置怎样训练?先看这两个具体框。参考框中心是四十、四十,宽高都是四十;目标框中心是四十八、三十六,宽变成四十八,高不变。 网络可以学习相对这个起点的修正:中心往右多少、往上多少,宽高怎样改变。横向移动八个单位,相对于原宽度就是零点二;纵向移动负四个单位,相对于原高度就是负零点一。宽高常用比例的对数来表示,完整计算放在说明里。 这页只要把抽象的“回归”落到对象上。网络并不是突然输出一个完美矩形,而是在明确坐标约定和监督目标下学习几何关系。类别正确但位置错误,因而完全可能发生。

框回归的四个数怎样编码与还原

独立阅读

用中心和宽高记参考框 a=(40,40,40,40)a=(40,40,40,40),目标框 g=(48,36,48,40)g=(48,36,48,40)。采用不加额外缩放因子的约定:

tx=(gx−ax)/aw=0.2,ty=(gy−ay)/ah=−0.1, t_x=(g_x-a_x)/a_w=0.2,\quad t_y=(g_y-a_y)/a_h=-0.1, tw=log⁡(gw/aw)=log⁡(1.2)≈0.18232,th=0. t_w=\log(g_w/a_w)=\log(1.2)\approx0.18232,\quad t_h=0.

中心偏移除以参考框宽高,把绝对位移变为相对比例。宽高用对数比值,则放大和缩小可以由正负实数表示;解码通过指数确保宽高为正。将四个数还原:中心 40+40×0.2=4840+40\times0.2=48、40−4=3640-4=36,宽 40elog⁡1.2=4840e^{\log1.2}=48,高 40。

由中心宽高变回连续 xyxy,参考框是 (20,20,60,60),目标是 (24,16,72,56)。这一来一回检查的是坐标约定相容。网络实际输出只是对四个目标数的估计,偏移接近也不代表每个小目标的 IoU 同样好。

有些实现对偏移再乘 10 或 5 等尺度系数;应同时阅读 encode 与 decode。LAB10 的成对函数没有这些额外系数,不能从另一教材复制半套公式混用。

沿着图解追问

以下是备课用的模拟师生对话,不是课堂实录。

学生:为什么宽度不用减法,而要用对数?

教师:对数比值描述相对缩放,逆变换指数保证正宽度。它是明确的参数化选择;关键是编码、损失与解码使用同一约定。

沿这个问题继续

沿 CLS07 的公式定位疑问,再选 LAB09 解析练习或 LAB10 完整训练。

按问题回查的讲解与短练习(1)

图示条件与公式约定

使用 xyxy 连续边界,无像素端点 +1。参考宽高40、40,中心40、40;目标宽高48、40,中心48、36。tx=.2、ty=−.1、tw=ln1.2=.1823215568、th=0。解码可精确恢复 (24,16,72,56)。

这条线索的展开与后续阅读