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  "author": "王乃岩",
  "title_listed": "聊聊 Anchor 的前世今生（上）",
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  "title": "聊聊Anchor的\"前世今生\"（上） - 知乎",
  "body_markdown": "[![](https://zhuanlan.zhihu.com/p/63273342)](javascript:void\\(0\\))\n![ZhiHu logo](../images/body-e1fa91dbdb48b8055184.png)\n[](https://www.zhihu.com)\n[关注](https://www.zhihu.com/signin?next=%2Ffollow)[推荐](https://www.zhihu.com/signin?next=%2F)[热榜](https://www.zhihu.com/signin?next=%2Fhot)[专栏](https://www.zhihu.com/signin?next=%2Fcolumn-square)[圈子](https://www.zhihu.com/signin?next=%2Fring-feeds)[AI WorksBeta ](https://www.zhihu.com/project-square)[故事](https://www.zhihu.com/fiore/h5/vip-web)\n​\n[直答](https://zhida.zhihu.com/)\n切换模式\n登录/注册\n聊聊Anchor的\"前世今生\"（上）\n首发于[Winsty的技术碎碎念](https://www.zhihu.com/column/winsty)\n切换模式\n# 聊聊Anchor的\"前世今生\"（上）\n[![Naiyan Wang](../images/015.jpg)](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang)\n[Naiyan Wang](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang)\n[​![](../images/body-6423d437266b74a7491d.png)](https://www.zhihu.com/question/48509984)\n机器学习等 3 个话题下的优秀答主\n[收录于 · Winsty的技术碎碎念](https://www.zhihu.com/column/winsty)\n697 人赞同了该文章\n正如大家所见，最近一段时间各种所谓anchor-free的[detection算法](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=detection%E7%AE%97%E6%B3%95&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJkZXRlY3Rpb27nrpfms5UiLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.dwYvNjGLKYvfIowk5Ri_bheVorboGb0bm9-xhQoF4CI&zhida_source=entity)得到了很多的关注，我其实是一个非常不愿意蹭热点的人，技术上的东西更愿意“让子弹飞一会”，再发表看法。所以今天在这里，我们先来谈谈各种对于anchor based detection方法中anchor设置的改进。在正式开始介绍这些改进之前，先先来介绍一些我理解的anchor，以及它在detection系统中发挥的作用。\n首先，**我想说的第一个观点是绝大多数top-down detector都是在做某种意义上的refinement和cascade。** 区别无外乎在于，refine的次数以及每次refine的方法。在传统方法中从无论sliding window出发，不断去筛选正样本；还是后续使用Selective search或者Edgebox直接生成proposal都是基于这样的思路。后续基于[Deep learning](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=Deep+learning&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJEZWVwIGxlYXJuaW5nIiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjEsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.Jyzw-GDDfOJlOFwUmaE3Ns5p8BxnYG997WqhiJ5uL8U&zhida_source=entity)的方法也没有走出这个套路，在one stage算法中，主流的方法便是在refine预先指定的anchor；在two stage算法中，试图使用[RPN](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=RPN&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJSUE4iLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.Qi7os0ZwoXrJJcZGV1Wkk8Plz50u5xv2uyEmSOHrXm4&zhida_source=entity)来替代sliding window或者其他生成proposal的方法，再通过提取的region feature来refine这些proposal。\nanchor这个概念最早出现在[Faster RCNN](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=Faster+RCNN&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJGYXN0ZXIgUkNOTiIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjoxLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.Fi-Mnvid7NHudYFY5UEGiEIVbbO2w8aRmVGyHzqTULY&zhida_source=entity)的paper中，如果能理解前面提到的内容，其实anchor就是在这个cascade过程中的起点。由于在Faster RCNN那个年代还没有FPN这种显式处理scale variation的办法，**anchor的一大作用便是显式枚举出不同的scale和aspect ratio** 。原因也很简单，只使用一个scale的feature map和同一组weight，要去预测出所有scale和[aspect ratio](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=2&q=aspect+ratio&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJhc3BlY3QgcmF0aW8iLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MiwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.JL6Sa8aMmwZqLjnjHu_qfuGRNeJIcgE4wcM_ElkxrpQ&zhida_source=entity)的目标，本身就是很困难的一件事。通过anchor的引入，将scale和aspect ratio进行划分，针对某个特定的区间和组合，使用一组特定学习到的weight去处理，从而缓解这个问题。需要注意的是，**anchor本身并不会参与到网络的运算中去，影响的只会是classification和bbox[regression](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=regression&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJyZWdyZXNzaW9uIiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjEsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.oWfv1PXARd_mEHSzshfTofOP_NynHO_Wy_IeoEAR6bc&zhida_source=entity)分支的target（训练阶段）和怎样decode box（测试阶段）**。换句话说，网络其实预测的是相对于anchor的[offset](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=offset&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJvZmZzZXQiLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.i4hjot_B75cnBTsTFbGkOXfYVDzkUnzisrrr7ymwzz8&zhida_source=entity)，只有在最终从offset转换到bbox时，才会使用。这样的想法也很自然被各种One stage方法所吸收，形成了anchor已经是detection标配的[stereotype](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=stereotype&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJzdGVyZW90eXBlIiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjEsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.5AV9gW4P4H_J_mSeaN-npvi5DezeHt3gJJX4E3D8a1c&zhida_source=entity)。说了这么多为什么现在anchor free的方法又卷土重来了呢？这个问题我会在下一篇文章中讲讲我个人的看法，下面言归正传，我们来看看这些尝试去学习和优化anchor的方法都具体做了什么。\n在这几篇文章中，想法最为直接的是[1]，想要解决的问题也最为简单，就是在一个dataset上，我怎么选择anchor shape。注意，在这个工作中区别于后续几个工作，学习出来的anchor是在整个dataset上共享的。一般而言，对于anchor shape的设定，除了手工拍拍脑袋随意设置几个scale和aspect ratio之外，对于ground-truth bbox进行一次[聚类](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=%E8%81%9A%E7%B1%BB&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiLogZrnsbsiLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9._VxYBrenKdUf4R_D-ZxWUhqtVBa2p4EjqPKCwLKzcAE&zhida_source=entity)也是一个常用的方法。在[1]中，作者就是希望减少这部分hand-crafted的工作（虽然还是使用了kmeans作为初始化...）。具体做法也是非常地直接和直观，由于anchor shape在One stage方法中只影响bbox regression分支，我们可以在bbox regression的loss中，把anchor也作为一个优化的变量，求导优化。具体细节就不再赘述，有兴趣的读者可以参照原文。\n另外一些同时期的工作，在这个基础上更进一步，希望能够得到每张图，甚至是对于feature map上每个位置上都有不同的adaptive anchor，也可以针对不同的[dataset](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=3&q=dataset&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJkYXRhc2V0IiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjMsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.onpmks0aiLHA331-LY_CpT00NSA02mKdeOMKnEveU3Y&zhida_source=entity)泛化性能更强。  \nMetaAnchor[2]算是在这个方向是最早的一个尝试。MetaAnchor希望从一些预设定的anchor出发，有可能再结合上图像本身的feature，生成一组新的anchor weight。如下图所示：\n![](../images/001.jpg)\n注意，在这里其实生成的并不是refine过的anchor本身，而是直接用于classification和bbox regression分支的weight。这也就是为什么这个工作叫做MetaAnchor的原因，因为这个思想其实源自于[meta learning](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=meta+learning&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJtZXRhIGxlYXJuaW5nIiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjEsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.y4h2mN7P0KzKrISgf4iFMCLRLYbPG1bsKTvLXl52CcE&zhida_source=entity)。具体实现上，生成函数G的选取就直接选择为两层的[MLP](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=MLP&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJNTFAiLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.40x0sMi5LS8khx9k9JdX_qVT3kB-Qt9X1KekgPc21Ds&zhida_source=entity)，分别有依赖于图像自身的feature和不依赖于图像自身的feature的两种形式，即：\n![](../images/002.jpg)\n其中[theta](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=theta&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJ0aGV0YSIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjoxLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.SKT7exFU_tB8bH4DKCnld-Yy_h6DyxQQOoKhN3RrTzE&zhida_source=entity)*为所有anchor共享的weight。b_i为anchor box自身的表示，作者在文中直接选择了normalized过的长和宽这两维作为anchor的feature。x很直接，即为这个[feature map](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=3&q=feature+map&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJmZWF0dXJlIG1hcCIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjozLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.diVPF5yfeAOdgZiW8vq4u-e2jlYHzK4hRL2czUgCBj0&zhida_source=entity)对应位置上的feature。**回到上面整体的观点上看，MetaAnchor其实是implicit地多做了一次refinement，只不过不是[explicit](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=explicit&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJleHBsaWNpdCIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjoxLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.K-fLgXCN9SsbJ6JecAY2B19PJJP5wDwsmh4wI1hOts8&zhida_source=entity)地生成了新的anchor，而是直接生成了对应的weight。**\n下一个要介绍的工作[3]虽然介绍的motivation看上去和anchor本身无关，但实际的做法也算是某种refinement。在这里，我来讲一讲我自己的看法，而不再重复paper中讲的故事，有兴趣的读者可以直接参阅作者本人的解读： _[https:// zhuanlan.zhihu.com/p/55416312](https://zhuanlan.zhihu.com/p/55416312)_。个人理解，这篇工作其实最想做的是在One stage的框架内，实现了一个两级的Cascade refinement。但是由于不像two stage的方法，可以通过region features来直接align anchor和提取出的feature，作者在文中尝试了下图(b)(c)(d)三种实现方式，测试得到的最终结果类似，便使用了最直接的办法：两个stage共享同一个head，使用一样的feature，直接去做两次预测。如下图。\n![](../images/003.jpg)\n其中和原始的RetinaNet的区别在于，在分类和回归的两支上，分别加入对第一次refine之后的新anchor设置新的training target：\n![](../images/004.jpg)\n在分类的分支上，可以认为同样的一个预测（注意两个term里都是c_i）有两个监督信号，一个是原始anchor对应的label，一个是第一次refine过后的anchor对应的label。在[回归分支](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=%E5%9B%9E%E5%BD%92%E5%88%86%E6%94%AF&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiLlm57lvZLliIbmlK8iLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.jERlealQt7iBzTPlV_-0WVIKQuXnXn4Si_QZ3Y-d7HM&zhida_source=entity)上略有区别的是这两次refinement对应的regression weight不等，也就是两个term中一个是t_i^0，一个是t_i^1。个人觉得最起码回归这个branch的方法更合理一些，在这个分类branch中两个输入都不变，在cascade不同层之间只是变化anchor，也就是训练的target，这看上去是一个比较wired的方案。不过，作者在实验中也证明了，哪怕只训练refine之后的label，仍然可以得到可观的性能提升。\n最后一个要介绍的工作Guided Anchor算是我个人觉得在这几篇工作中完成度最高的一篇。同样，作者本人也有自己介绍过这个工作： _[https:// zhuanlan.zhihu.com/p/55854246](https://zhuanlan.zhihu.com/p/55854246)_\n![](../images/005.jpg)\n整个方法分为两个大的部分，第一部分是Anchor generation，这个部分并没有太多特别的地方，可以认为是一个特殊的RPN，分别预测这个位置是否存在物体，和以这个位置为中心的anchor的长和宽。和RPN的区别在于，没有中心点的回归，关于为什么这么做，作者自己在上面知乎专栏中已有回复。第二部分是Feature adaptation，个人觉得这是一个非常重要的模块，试图解决one stage中一个核心的问题：**anchor和其对应的feature怎样align？** 这里作者的方案是Feature adaptation模块。作者使用生成的anchor的shape来预测给[Deformable Conv](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=Deformable+Conv&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJEZWZvcm1hYmxlIENvbnYiLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.9TbujbRUhFSu0QpPsLgj5Y5YBImwU17ji1MGX4jUnok&zhida_source=entity)使用的offset，这样可以使用deformable conv来aggregate anchor内的feature，可以算是某种简化版本的[region feature](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=3&q=region+feature&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJyZWdpb24gZmVhdHVyZSIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjozLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.SUT8F6rvioEnNaQdYUZ4P6F-HRLkcFBXHoCJYVzGqbo&zhida_source=entity)。通过这个办法，使得最终预测的feature map和实际的anchor scale相关。\n另外这篇文章中，比较有意思的一点是探究了对于two stage的方法，怎样使用更好的proposal？也就是说怎样把proposal中更高的recall转换成最终detection结果中的precision。这里作者给出了一些经验：1) 使用更少的proposal训练。 2) 使用更高的正样本IoU threshold。简单来说，在recall更高的时候，我们应该让后续的任务变得更“简单”和“专注”一些，这样避免一些困难样本对[detection head](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=detection+head&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJkZXRlY3Rpb24gaGVhZCIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjoxLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.94ng7DxMGHaaIM9amGaX1X_TQxRpDP_NXYzHE2jf-Sc&zhida_source=entity)的影响。虽然没有特别深入探究这个现象的原因，但这个发现也是很有指导意义的。\n总结一下，除了第一篇工作以外，我们都可以从一个统一的视角下来理解这个事情：**1) 用尽量低的代价，在one stage detector或者是two stage生成proposal的过程中引入一次额外的refinement，anchor其实只是refine这件事情的一个载体。2) 在detection的head上，有两个输入，即输入的feature和对应的网络weight，决定一个输出，即前面提到的和anchor相关的分类和回归目标，即变化了anchor其实变化的话head的输出。后三篇文章中，都变化了输出，但是对于输入的处理不同：MetaAnchor中变化的是weight，GuidedAnchor中，通过feature adaptation变化了输入的feature，Consistent[optimization](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=optimization&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJvcHRpbWl6YXRpb24iLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.Nel7VTThPCRk9G_gXMmtY6L1os1edDu_FTx9LY8Wj7Q&zhida_source=entity)中全部固定。**\n希望讲了这么多，能够帮助大家更好地理解这一系列的工作。下一篇当然是会来讲讲最近火爆的Anchor free方法啦，敬请期待！\n  \n\n[1] Zhong, Y., Wang, J., Peng, J., & Zhang, L. (2018). Anchor Box Optimization for Object Detection. _arXiv preprint arXiv:1812.00469_.\n[2] Yang, T., Zhang, X., Li, Z., Zhang, W., & Sun, J. (2018). Metaanchor: Learning to detect objects with customized anchors. In _NIPS2018_.\n[3] Kong, T., Sun, F., Liu, H., Jiang, Y., & Shi, J. (2019). Consistent Optimization for Single-Shot Object Detection. _arXiv preprint arXiv:1901.06563_.\n[4] Wang, J., Chen, K., Yang, S., Loy, C. C., & Lin, D. (2019). Region proposal by guided anchoring. In _CVPR2019_.\n编辑于 2019-06-06 10:20\n[深度学习（Deep Learning）](https://www.zhihu.com/topic/19813032)\n[目标检测](https://www.zhihu.com/topic/19596960)\n​赞同 697​​25 条评论​771 ​13 \n​分享\n​申请转载​\n​\n![](../images/006.jpeg)\n未登录用户\n  \n\n25 条评论\n默认\n最新\n[![heiheihei](../images/007.jpg)](https://www.zhihu.com/people/2a3742a841e40100399e981b9b1031db)\n[heiheihei](https://www.zhihu.com/people/2a3742a841e40100399e981b9b1031db)\n一直都觉得anchor能work是一件很不可思议的事情，首先anchor实际上并不存在，而是在训练的时候假设它存在，然后用他来回归目标真值的位置和类别。然后到测试的时候，它仿佛就真的存在，只需要把预测的offset和anchor的坐标做简单的数学运算就可以得到。感觉整个目标检测训练的过程已经把手工设置的不同aspect ratio和scale的anchor的位置都学了出来。。或者说，在训练之前，anchor是在cnn模型之外的，在训练之后，anchor已经融入cnn模型中了。真心神奇。。\n2019-04-23\n​回复​16\n展开其他 5 条回复​\n[![Alan Huang](../images/008.jpg)](https://www.zhihu.com/people/567210c8dc4a7d8ab318d900dd13e358)\n[Alan Huang](https://www.zhihu.com/people/567210c8dc4a7d8ab318d900dd13e358)\n其实吧， 最好的anchor还是cnn直接预测出来的anchor... 各种乱七八糟的都是不如直接cascade....\n2019-04-22\n​回复​10\n[![Naiyan Wang](../images/012.jpg)](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n[Naiyan Wang](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n作者​![](../images/body-fc59311da016732b854e.png)\n大佬总是一针见血\n2019-04-22\n​回复​喜欢\n查看全部 6 条回复​\n[![顾阳](../images/010.jpg)](https://www.zhihu.com/people/7020febe41b6aee4440c3d2181200e1f)\n[顾阳](https://www.zhihu.com/people/7020febe41b6aee4440c3d2181200e1f)\n也希望能说说densebox为何热度不高以及和最近几篇anchor-free算法之间的本质异同，谢谢\n2019-04-22\n​回复​1\n[![Naiyan Wang](../images/014.jpg)](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n[Naiyan Wang](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n作者​![](../images/body-fc59311da016732b854e.png)\n因为densebox超越了那个时代。。。就和80年代的cnn一样，下篇详细说说吧\n2019-04-22\n​回复​5\n查看全部 7 条回复​\n[![yyq](../images/012.jpg)](https://www.zhihu.com/people/a2b5c86180046c73eb7f75ae2dbe46bf)\n[yyq](https://www.zhihu.com/people/a2b5c86180046c73eb7f75ae2dbe46bf)\n请教一下大佬，在FPN中的P6的anchor size设置为256，这样的话是不是P6层就不可能检测到小目标呢？因为按照0.5的iou设置为正例，即使原图中256x256的框包含了32x32的小目标也会被认为是负例。不知道我这样理解的是正确的吗？\n2019-05-27\n​回复​喜欢\n[![YaqiLYU](../images/013.jpg)](https://www.zhihu.com/people/fd0d028ac3ff295e1a9c9df21db777f2)\n[YaqiLYU](https://www.zhihu.com/people/fd0d028ac3ff295e1a9c9df21db777f2)\n其实很想看您对anchor free的看法，单纯结果来说目前还有没有超过kaiming 的without pre-training论文，win叔觉得anchor free有什么优势吗\n2019-04-22\n​回复​喜欢\n[![Naiyan Wang](../images/014.jpg)](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n[Naiyan Wang](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n作者​![](../images/body-fc59311da016732b854e.png)\n别急，下一篇讲讲。。。不过估计要一个月之后了吧。我感觉应该还有很多相关paper没放出来，多看看再评论是美德。。。\n2019-04-22\n​回复​5\n展开其他 1 条回复​\n![](../images/006.jpeg)\n未登录用户\n  \n\n关于作者\n[![Naiyan Wang](../images/015.jpg)](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang)\n[Naiyan Wang](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang)\nCS PhD, 机器学习与计算机视觉\n​\n[机器学习](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/creations/19559450)、[人工智能](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/creations/19551275)、[深度学习（Deep Learning）](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/creations/19813032) 话题的优秀答主\n[ 回答 **130** ](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/answers)[ 文章 **46** ](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/posts)[ 关注者 **82,159** ](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/followers)\n​关注他​发私信\n大家都在搜\n换一换\n[江歌妈妈发长文尘埃终将落定704 万](https://www.zhihu.com/search?q=%E6%B1%9F%E6%AD%8C%E5%A6%88%E5%A6%88%E5%8F%91%E9%95%BF%E6%96%87%E5%B0%98%E5%9F%83%E7%BB%88%E5%B0%86%E8%90%BD%E5%AE%9A&search_source=Trending&utm_content=search_hot&utm_medium=organic&utm_source=zhihu&type=content&request_click_id=5687834b-889f-4c4e-a668-87f6dd3f38d6)热\n[中国男足 0-5 巴勒斯坦562 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区别无外乎在于，refine的次数以及每次refine的方法。在传统方法中从无论sliding window出发，不断去筛选正样本；还是后续使用Selective search或者Edgebox直接生成proposal都是基于这样的思路。后续基于[Deep learning](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=Deep+learning&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJEZWVwIGxlYXJuaW5nIiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjEsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.Jyzw-GDDfOJlOFwUmaE3Ns5p8BxnYG997WqhiJ5uL8U&zhida_source=entity)的方法也没有走出这个套路，在one stage算法中，主流的方法便是在refine预先指定的anchor；在two stage算法中，试图使用[RPN](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=RPN&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJSUE4iLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.Qi7os0ZwoXrJJcZGV1Wkk8Plz50u5xv2uyEmSOHrXm4&zhida_source=entity)来替代sliding window或者其他生成proposal的方法，再通过提取的region feature来refine这些proposal。\nanchor这个概念最早出现在[Faster RCNN](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=Faster+RCNN&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJGYXN0ZXIgUkNOTiIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjoxLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.Fi-Mnvid7NHudYFY5UEGiEIVbbO2w8aRmVGyHzqTULY&zhida_source=entity)的paper中，如果能理解前面提到的内容，其实anchor就是在这个cascade过程中的起点。由于在Faster RCNN那个年代还没有FPN这种显式处理scale variation的办法，**anchor的一大作用便是显式枚举出不同的scale和aspect ratio** 。原因也很简单，只使用一个scale的feature map和同一组weight，要去预测出所有scale和[aspect ratio](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=2&q=aspect+ratio&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJhc3BlY3QgcmF0aW8iLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MiwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.JL6Sa8aMmwZqLjnjHu_qfuGRNeJIcgE4wcM_ElkxrpQ&zhida_source=entity)的目标，本身就是很困难的一件事。通过anchor的引入，将scale和aspect ratio进行划分，针对某个特定的区间和组合，使用一组特定学习到的weight去处理，从而缓解这个问题。需要注意的是，**anchor本身并不会参与到网络的运算中去，影响的只会是classification和bbox[regression](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=regression&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJyZWdyZXNzaW9uIiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjEsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.oWfv1PXARd_mEHSzshfTofOP_NynHO_Wy_IeoEAR6bc&zhida_source=entity)分支的target（训练阶段）和怎样decode box（测试阶段）**。换句话说，网络其实预测的是相对于anchor的[offset](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=offset&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJvZmZzZXQiLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.i4hjot_B75cnBTsTFbGkOXfYVDzkUnzisrrr7ymwzz8&zhida_source=entity)，只有在最终从offset转换到bbox时，才会使用。这样的想法也很自然被各种One stage方法所吸收，形成了anchor已经是detection标配的[stereotype](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=stereotype&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJzdGVyZW90eXBlIiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjEsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.5AV9gW4P4H_J_mSeaN-npvi5DezeHt3gJJX4E3D8a1c&zhida_source=entity)。说了这么多为什么现在anchor free的方法又卷土重来了呢？这个问题我会在下一篇文章中讲讲我个人的看法，下面言归正传，我们来看看这些尝试去学习和优化anchor的方法都具体做了什么。\n在这几篇文章中，想法最为直接的是[1]，想要解决的问题也最为简单，就是在一个dataset上，我怎么选择anchor shape。注意，在这个工作中区别于后续几个工作，学习出来的anchor是在整个dataset上共享的。一般而言，对于anchor shape的设定，除了手工拍拍脑袋随意设置几个scale和aspect ratio之外，对于ground-truth bbox进行一次[聚类](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=%E8%81%9A%E7%B1%BB&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiLogZrnsbsiLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9._VxYBrenKdUf4R_D-ZxWUhqtVBa2p4EjqPKCwLKzcAE&zhida_source=entity)也是一个常用的方法。在[1]中，作者就是希望减少这部分hand-crafted的工作（虽然还是使用了kmeans作为初始化...）。具体做法也是非常地直接和直观，由于anchor shape在One stage方法中只影响bbox regression分支，我们可以在bbox regression的loss中，把anchor也作为一个优化的变量，求导优化。具体细节就不再赘述，有兴趣的读者可以参照原文。\n另外一些同时期的工作，在这个基础上更进一步，希望能够得到每张图，甚至是对于feature map上每个位置上都有不同的adaptive anchor，也可以针对不同的[dataset](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=3&q=dataset&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJkYXRhc2V0IiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjMsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.onpmks0aiLHA331-LY_CpT00NSA02mKdeOMKnEveU3Y&zhida_source=entity)泛化性能更强。  \nMetaAnchor[2]算是在这个方向是最早的一个尝试。MetaAnchor希望从一些预设定的anchor出发，有可能再结合上图像本身的feature，生成一组新的anchor weight。如下图所示：\n![](https://picx.zhimg.com/v2-a2e207921aa31d6843f819f5e47ea383_1440w.jpg)\n注意，在这里其实生成的并不是refine过的anchor本身，而是直接用于classification和bbox regression分支的weight。这也就是为什么这个工作叫做MetaAnchor的原因，因为这个思想其实源自于[meta learning](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=meta+learning&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJtZXRhIGxlYXJuaW5nIiwiemhpZGFfc291cmNlIjoiZW50aXR5IiwiY29udGVudF9pZCI6MTAyMTkwMjMwLCJjb250ZW50X3R5cGUiOiJBcnRpY2xlIiwibWF0Y2hfb3JkZXIiOjEsInpkX3Rva2VuIjpudWxsfQ.y4h2mN7P0KzKrISgf4iFMCLRLYbPG1bsKTvLXl52CcE&zhida_source=entity)。具体实现上，生成函数G的选取就直接选择为两层的[MLP](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=MLP&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJNTFAiLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.40x0sMi5LS8khx9k9JdX_qVT3kB-Qt9X1KekgPc21Ds&zhida_source=entity)，分别有依赖于图像自身的feature和不依赖于图像自身的feature的两种形式，即：\n![](https://pic1.zhimg.com/v2-00da5f8da1069aee21479b81a9ad8a68_1440w.jpg)\n其中[theta](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=theta&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJ0aGV0YSIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjoxLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.SKT7exFU_tB8bH4DKCnld-Yy_h6DyxQQOoKhN3RrTzE&zhida_source=entity)*为所有anchor共享的weight。b_i为anchor box自身的表示，作者在文中直接选择了normalized过的长和宽这两维作为anchor的feature。x很直接，即为这个[feature map](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=3&q=feature+map&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJmZWF0dXJlIG1hcCIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjozLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.diVPF5yfeAOdgZiW8vq4u-e2jlYHzK4hRL2czUgCBj0&zhida_source=entity)对应位置上的feature。**回到上面整体的观点上看，MetaAnchor其实是implicit地多做了一次refinement，只不过不是[explicit](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=explicit&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJleHBsaWNpdCIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjoxLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.K-fLgXCN9SsbJ6JecAY2B19PJJP5wDwsmh4wI1hOts8&zhida_source=entity)地生成了新的anchor，而是直接生成了对应的weight。**\n下一个要介绍的工作[3]虽然介绍的motivation看上去和anchor本身无关，但实际的做法也算是某种refinement。在这里，我来讲一讲我自己的看法，而不再重复paper中讲的故事，有兴趣的读者可以直接参阅作者本人的解读： _[https:// zhuanlan.zhihu.com/p/55416312](https://zhuanlan.zhihu.com/p/55416312)_。个人理解，这篇工作其实最想做的是在One stage的框架内，实现了一个两级的Cascade refinement。但是由于不像two stage的方法，可以通过region features来直接align anchor和提取出的feature，作者在文中尝试了下图(b)(c)(d)三种实现方式，测试得到的最终结果类似，便使用了最直接的办法：两个stage共享同一个head，使用一样的feature，直接去做两次预测。如下图。\n![](https://pica.zhimg.com/v2-e1946e06f3b02d7df9529792b902f656_1440w.jpg)\n其中和原始的RetinaNet的区别在于，在分类和回归的两支上，分别加入对第一次refine之后的新anchor设置新的training target：\n![](https://pic3.zhimg.com/v2-1083eacc89681b1dc172b6bf7d8c1e6e_1440w.jpg)\n在分类的分支上，可以认为同样的一个预测（注意两个term里都是c_i）有两个监督信号，一个是原始anchor对应的label，一个是第一次refine过后的anchor对应的label。在[回归分支](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=%E5%9B%9E%E5%BD%92%E5%88%86%E6%94%AF&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiLlm57lvZLliIbmlK8iLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.jERlealQt7iBzTPlV_-0WVIKQuXnXn4Si_QZ3Y-d7HM&zhida_source=entity)上略有区别的是这两次refinement对应的regression weight不等，也就是两个term中一个是t_i^0，一个是t_i^1。个人觉得最起码回归这个branch的方法更合理一些，在这个分类branch中两个输入都不变，在cascade不同层之间只是变化anchor，也就是训练的target，这看上去是一个比较wired的方案。不过，作者在实验中也证明了，哪怕只训练refine之后的label，仍然可以得到可观的性能提升。\n最后一个要介绍的工作Guided Anchor算是我个人觉得在这几篇工作中完成度最高的一篇。同样，作者本人也有自己介绍过这个工作： _[https:// zhuanlan.zhihu.com/p/55854246](https://zhuanlan.zhihu.com/p/55854246)_\n![](https://picx.zhimg.com/v2-7d44c45959031a7fc79d3aae7f55cc5d_1440w.jpg)\n整个方法分为两个大的部分，第一部分是Anchor generation，这个部分并没有太多特别的地方，可以认为是一个特殊的RPN，分别预测这个位置是否存在物体，和以这个位置为中心的anchor的长和宽。和RPN的区别在于，没有中心点的回归，关于为什么这么做，作者自己在上面知乎专栏中已有回复。第二部分是Feature adaptation，个人觉得这是一个非常重要的模块，试图解决one stage中一个核心的问题：**anchor和其对应的feature怎样align？** 这里作者的方案是Feature adaptation模块。作者使用生成的anchor的shape来预测给[Deformable Conv](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=Deformable+Conv&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJEZWZvcm1hYmxlIENvbnYiLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.9TbujbRUhFSu0QpPsLgj5Y5YBImwU17ji1MGX4jUnok&zhida_source=entity)使用的offset，这样可以使用deformable conv来aggregate anchor内的feature，可以算是某种简化版本的[region feature](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=3&q=region+feature&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJyZWdpb24gZmVhdHVyZSIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjozLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.SUT8F6rvioEnNaQdYUZ4P6F-HRLkcFBXHoCJYVzGqbo&zhida_source=entity)。通过这个办法，使得最终预测的feature map和实际的anchor scale相关。\n另外这篇文章中，比较有意思的一点是探究了对于two stage的方法，怎样使用更好的proposal？也就是说怎样把proposal中更高的recall转换成最终detection结果中的precision。这里作者给出了一些经验：1) 使用更少的proposal训练。 2) 使用更高的正样本IoU threshold。简单来说，在recall更高的时候，我们应该让后续的任务变得更“简单”和“专注”一些，这样避免一些困难样本对[detection head](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=detection+head&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJkZXRlY3Rpb24gaGVhZCIsInpoaWRhX3NvdXJjZSI6ImVudGl0eSIsImNvbnRlbnRfaWQiOjEwMjE5MDIzMCwiY29udGVudF90eXBlIjoiQXJ0aWNsZSIsIm1hdGNoX29yZGVyIjoxLCJ6ZF90b2tlbiI6bnVsbH0.94ng7DxMGHaaIM9amGaX1X_TQxRpDP_NXYzHE2jf-Sc&zhida_source=entity)的影响。虽然没有特别深入探究这个现象的原因，但这个发现也是很有指导意义的。\n总结一下，除了第一篇工作以外，我们都可以从一个统一的视角下来理解这个事情：**1) 用尽量低的代价，在one stage detector或者是two stage生成proposal的过程中引入一次额外的refinement，anchor其实只是refine这件事情的一个载体。2) 在detection的head上，有两个输入，即输入的feature和对应的网络weight，决定一个输出，即前面提到的和anchor相关的分类和回归目标，即变化了anchor其实变化的话head的输出。后三篇文章中，都变化了输出，但是对于输入的处理不同：MetaAnchor中变化的是weight，GuidedAnchor中，通过feature adaptation变化了输入的feature，Consistent[optimization](https://zhida.zhihu.com/search?content_id=102190230&content_type=Article&match_order=1&q=optimization&zd_token=eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJpc3MiOiJ6aGlkYV9zZXJ2ZXIiLCJleHAiOjE3OTExMzkyOTYsInEiOiJvcHRpbWl6YXRpb24iLCJ6aGlkYV9zb3VyY2UiOiJlbnRpdHkiLCJjb250ZW50X2lkIjoxMDIxOTAyMzAsImNvbnRlbnRfdHlwZSI6IkFydGljbGUiLCJtYXRjaF9vcmRlciI6MSwiemRfdG9rZW4iOm51bGx9.Nel7VTThPCRk9G_gXMmtY6L1os1edDu_FTx9LY8Wj7Q&zhida_source=entity)中全部固定。**\n希望讲了这么多，能够帮助大家更好地理解这一系列的工作。下一篇当然是会来讲讲最近火爆的Anchor free方法啦，敬请期待！\n  \n\n[1] Zhong, Y., Wang, J., Peng, J., & Zhang, L. (2018). Anchor Box Optimization for Object Detection. _arXiv preprint arXiv:1812.00469_.\n[2] Yang, T., Zhang, X., Li, Z., Zhang, W., & Sun, J. (2018). Metaanchor: Learning to detect objects with customized anchors. In _NIPS2018_.\n[3] Kong, T., Sun, F., Liu, H., Jiang, Y., & Shi, J. (2019). Consistent Optimization for Single-Shot Object Detection. _arXiv preprint arXiv:1901.06563_.\n[4] Wang, J., Chen, K., Yang, S., Loy, C. C., & Lin, D. (2019). Region proposal by guided anchoring. In _CVPR2019_.\n编辑于 2019-06-06 10:20\n[深度学习（Deep Learning）](https://www.zhihu.com/topic/19813032)\n[目标检测](https://www.zhihu.com/topic/19596960)\n​赞同 697​​25 条评论​771 ​13 \n​分享\n​申请转载​\n​\n![](https://pic1.zhimg.com/v2-d41c2ceaed8f51999522f903672a521f_l.jpeg)\n未登录用户\n  \n\n25 条评论\n默认\n最新\n[![heiheihei](https://picx.zhimg.com/v2-3d9e7f7d2f5c57982d66120a9e831e08_l.jpg?source=06d4cd63)](https://www.zhihu.com/people/2a3742a841e40100399e981b9b1031db)\n[heiheihei](https://www.zhihu.com/people/2a3742a841e40100399e981b9b1031db)\n一直都觉得anchor能work是一件很不可思议的事情，首先anchor实际上并不存在，而是在训练的时候假设它存在，然后用他来回归目标真值的位置和类别。然后到测试的时候，它仿佛就真的存在，只需要把预测的offset和anchor的坐标做简单的数学运算就可以得到。感觉整个目标检测训练的过程已经把手工设置的不同aspect ratio和scale的anchor的位置都学了出来。。或者说，在训练之前，anchor是在cnn模型之外的，在训练之后，anchor已经融入cnn模型中了。真心神奇。。\n2019-04-23\n​回复​16\n展开其他 5 条回复​\n[![Alan Huang](https://pic1.zhimg.com/cd61c0771_l.jpg?source=06d4cd63)](https://www.zhihu.com/people/567210c8dc4a7d8ab318d900dd13e358)\n[Alan Huang](https://www.zhihu.com/people/567210c8dc4a7d8ab318d900dd13e358)\n其实吧， 最好的anchor还是cnn直接预测出来的anchor... 各种乱七八糟的都是不如直接cascade....\n2019-04-22\n​回复​10\n[![Naiyan Wang](https://picx.zhimg.com/v2-abed1a8c04700ba7d72b45195223e0ff_l.jpg?source=06d4cd63)](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n[Naiyan Wang](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n作者​![](https://picx.zhimg.com/v2-4a07bc69c4bb04444721f35b32125c75_l.png?source=32738c0c)\n大佬总是一针见血\n2019-04-22\n​回复​喜欢\n查看全部 6 条回复​\n[![顾阳](https://picx.zhimg.com/v2-8d69984a508b44859749175660a02e54_l.jpg?source=06d4cd63)](https://www.zhihu.com/people/7020febe41b6aee4440c3d2181200e1f)\n[顾阳](https://www.zhihu.com/people/7020febe41b6aee4440c3d2181200e1f)\n也希望能说说densebox为何热度不高以及和最近几篇anchor-free算法之间的本质异同，谢谢\n2019-04-22\n​回复​1\n[![Naiyan Wang](https://pic1.zhimg.com/v2-abed1a8c04700ba7d72b45195223e0ff_l.jpg?source=06d4cd63)](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n[Naiyan Wang](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n作者​![](https://picx.zhimg.com/v2-4a07bc69c4bb04444721f35b32125c75_l.png?source=32738c0c)\n因为densebox超越了那个时代。。。就和80年代的cnn一样，下篇详细说说吧\n2019-04-22\n​回复​5\n查看全部 7 条回复​\n[![yyq](https://picx.zhimg.com/v2-abed1a8c04700ba7d72b45195223e0ff_l.jpg?source=06d4cd63)](https://www.zhihu.com/people/a2b5c86180046c73eb7f75ae2dbe46bf)\n[yyq](https://www.zhihu.com/people/a2b5c86180046c73eb7f75ae2dbe46bf)\n请教一下大佬，在FPN中的P6的anchor size设置为256，这样的话是不是P6层就不可能检测到小目标呢？因为按照0.5的iou设置为正例，即使原图中256x256的框包含了32x32的小目标也会被认为是负例。不知道我这样理解的是正确的吗？\n2019-05-27\n​回复​喜欢\n[![YaqiLYU](https://picx.zhimg.com/v2-1b8bc96f476d3818cd1f503c6077d68a_l.jpg?source=06d4cd63)](https://www.zhihu.com/people/fd0d028ac3ff295e1a9c9df21db777f2)\n[YaqiLYU](https://www.zhihu.com/people/fd0d028ac3ff295e1a9c9df21db777f2)\n其实很想看您对anchor free的看法，单纯结果来说目前还有没有超过kaiming 的without pre-training论文，win叔觉得anchor free有什么优势吗\n2019-04-22\n​回复​喜欢\n[![Naiyan Wang](https://pic1.zhimg.com/v2-abed1a8c04700ba7d72b45195223e0ff_l.jpg?source=06d4cd63)](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n[Naiyan Wang](https://www.zhihu.com/people/f5911fddc7fa5fd74a80d5ce2c12e1a2)\n作者​![](https://picx.zhimg.com/v2-4a07bc69c4bb04444721f35b32125c75_l.png?source=32738c0c)\n别急，下一篇讲讲。。。不过估计要一个月之后了吧。我感觉应该还有很多相关paper没放出来，多看看再评论是美德。。。\n2019-04-22\n​回复​5\n展开其他 1 条回复​\n![](https://pic1.zhimg.com/v2-d41c2ceaed8f51999522f903672a521f_l.jpeg)\n未登录用户\n  \n\n关于作者\n[![Naiyan Wang](https://pica.zhimg.com/v2-abed1a8c04700ba7d72b45195223e0ff_l.jpg?source=32738c0c&needBackground=1)](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang)\n[Naiyan Wang](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang)\nCS PhD, 机器学习与计算机视觉\n​\n[机器学习](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/creations/19559450)、[人工智能](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/creations/19551275)、[深度学习（Deep Learning）](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/creations/19813032) 话题的优秀答主\n[ 回答 **130** ](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/answers)[ 文章 **46** ](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/posts)[ 关注者 **82,159** ](https://www.zhihu.com/people/naiyan-wang/followers)\n​关注他​发私信\n大家都在搜\n换一换\n[江歌妈妈发长文尘埃终将落定704 万](https://www.zhihu.com/search?q=%E6%B1%9F%E6%AD%8C%E5%A6%88%E5%A6%88%E5%8F%91%E9%95%BF%E6%96%87%E5%B0%98%E5%9F%83%E7%BB%88%E5%B0%86%E8%90%BD%E5%AE%9A&search_source=Trending&utm_content=search_hot&utm_medium=organic&utm_source=zhihu&type=content&request_click_id=5687834b-889f-4c4e-a668-87f6dd3f38d6)热\n[中国男足 0-5 巴勒斯坦562 万](https://www.zhihu.com/search?q=%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E7%94%B7%E8%B6%B3+0-5+%E5%B7%B4%E5%8B%92%E6%96%AF%E5%9D%A6&search_source=Trending&utm_content=search_hot&utm_medium=organic&utm_source=zhihu&type=content&request_click_id=5687834b-889f-4c4e-a668-87f6dd3f38d6)热\n[原央视主持人阿丘回应被通报419 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万](https://www.zhihu.com/search?q=%E4%B8%9C%E8%88%AA%E5%9B%9E%E5%BA%94%E7%BD%91%E4%BC%A0%E7%A9%BA%E5%A7%90%E8%B7%AA%E5%9C%B0%E9%81%93%E6%AD%89&search_source=Trending&utm_content=search_hot&utm_medium=organic&utm_source=zhihu&type=content&request_click_id=5687834b-889f-4c4e-a668-87f6dd3f38d6)\n[王楚钦：不知道为什么就是感觉累320 万](https://www.zhihu.com/search?q=%E7%8E%8B%E6%A5%9A%E9%92%A6%EF%BC%9A%E4%B8%8D%E7%9F%A5%E9%81%93%E4%B8%BA%E4%BB%80%E4%B9%88%E5%B0%B1%E6%98%AF%E6%84%9F%E8%A7%89%E7%B4%AF&search_source=Trending&utm_content=search_hot&utm_medium=organic&utm_source=zhihu&type=content&request_click_id=5687834b-889f-4c4e-a668-87f6dd3f38d6)热\n[江苏高考作文《衬衫的价格为 9 磅 15 便士》爆火268 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