非極大值抑制NMS

轉自:NMS——非極大值抑制
這篇文章說的不是很清楚冤寿,NMS的過程是這樣的(出自:非極大抑制(Non-maximum suppression)):

先假設有6個矩形框涯穷,根據(jù)分類器類別分類概率做排序儒洛,從小到大分別屬于車輛的概率分別為A、B册烈、C强经、D、E掺涛、F庭敦。
(1)從最大概率矩形框F開始,分別判斷A~E與F的重疊度IOU是否大于某個設定的閾值;
(2)假設B鸽照、D與F的重疊度超過閾值螺捐,那么就扔掉B、D;并標記第一個矩形框F定血,是我們保留下來的赔癌。
(3)從剩下的矩形框A、C澜沟、E中灾票,選擇概率最大的E,然后判斷E與A茫虽、C的重疊度刊苍,重疊度大于一定的閾值,那么就扔掉濒析;并標記E是我們保留下來的第二個矩形框正什。
就這樣一直重復,找到所有被保留下來的矩形框号杏。

NMS(non maximum suppression)婴氮,中文名非極大值抑制,在很多計算機視覺任務中都有廣泛應用盾致,如:邊緣檢測主经、目標檢測等。

這里主要以人臉檢測中的應用為例庭惜,來說明NMS罩驻,并給出Matlab和C++示例程序。
NMS改進:一行代碼改進NMS

人臉檢測的一些概念

(1) 絕大部分人臉檢測器的核心是分類器护赊,即給定一個尺寸固定圖片惠遏,分類器判斷是或者不是人臉;

(2)將分類器進化為檢測器的關鍵是:在原始圖像上從多個尺度產(chǎn)生窗口百揭,并resize到固定尺寸爽哎,然后送給分類器做判斷蜓席。最常用的方法是滑動窗口器一。

以下圖為例,由于滑動窗口厨内,同一個人可能有好幾個框(每一個框都帶有一個分類器得分)

image.png

而我們的目標是一個人只保留一個最優(yōu)的框:

于是我們就要用到非極大值抑制祈秕,來抑制那些冗余的框: 抑制的過程是一個迭代-遍歷-消除的過程。

(1)將所有框的得分排序雏胃,選中最高分及其對應的框:


image.png

(2)遍歷其余的框请毛,如果和當前最高分框的重疊面積(IOU)大于一定閾值,我們就將框刪除瞭亮。


image.png

(3)從未處理的框中繼續(xù)選一個得分最高的方仿,重復上述過程。


image.png

下面給出MATLAB下的快速NMS代碼,并帶有詳細的注釋:

%% NMS:non maximum suppression
function pick = nms(boxes,threshold,type)
% boxes: m x 5,表示有m個框仙蚜,5列分別是[x1 y1 x2 y2 score]
% threshold: IOU閾值
% type:IOU閾值的定義類型

    % 輸入為空此洲,則直接返回
    if isempty(boxes)
      pick = [];
      return;
    end

    % 依次取出左上角和右下角坐標以及分類器得分(置信度)
    x1 = boxes(:,1);
    y1 = boxes(:,2);
    x2 = boxes(:,3);
    y2 = boxes(:,4);
    s = boxes(:,5);

    % 計算每一個框的面積
    area = (x2-x1+1) .* (y2-y1+1);

    %將得分升序排列
    [vals, I] = sort(s);

    %初始化
    pick = s*0;
    counter = 1;

    % 循環(huán)直至所有框處理完成
    while ~isempty(I)
        last = length(I); %當前剩余框的數(shù)量
        i = I(last);%選中最后一個,即得分最高的框
        pick(counter) = i;
        counter = counter + 1;  

        %計算相交面積
        xx1 = max(x1(i), x1(I(1:last-1)));
        yy1 = max(y1(i), y1(I(1:last-1)));
        xx2 = min(x2(i), x2(I(1:last-1)));
        yy2 = min(y2(i), y2(I(1:last-1)));  
        w = max(0.0, xx2-xx1+1);
        h = max(0.0, yy2-yy1+1); 
        inter = w.*h;

        %不同定義下的IOU
        if strcmp(type,'Min')
            %重疊面積與最小框面積的比值
            o = inter ./ min(area(i),area(I(1:last-1)));
        else
            %交集/并集
            o = inter ./ (area(i) + area(I(1:last-1)) - inter);
        end

        %保留所有重疊面積小于閾值的框委粉,留作下次處理
        I = I(find(o<=threshold));
    end
    pick = pick(1:(counter-1));
end

https://github.com/AITTSMD/MTCNN-Tensorflow 中的python 實現(xiàn):

import numpy as np
def py_nms(dets, thresh, mode="Union"):
    """
    greedily select boxes with high confidence
    keep boxes overlap <= thresh
    rule out overlap > thresh
    :param dets: [[x1, y1, x2, y2 score]]
    :param thresh: retain overlap <= thresh
    :return: indexes to keep
    """
    x1 = dets[:, 0]
    y1 = dets[:, 1]
    x2 = dets[:, 2]
    y2 = dets[:, 3]
    scores = dets[:, 4]

    areas = (x2 - x1 + 1) * (y2 - y1 + 1)
    order = scores.argsort()[::-1]

    keep = []
    while order.size > 0:
        i = order[0]
        keep.append(i)
        xx1 = np.maximum(x1[i], x1[order[1:]])
        yy1 = np.maximum(y1[i], y1[order[1:]])
        xx2 = np.minimum(x2[i], x2[order[1:]])
        yy2 = np.minimum(y2[i], y2[order[1:]])

        w = np.maximum(0.0, xx2 - xx1 + 1)
        h = np.maximum(0.0, yy2 - yy1 + 1)
        inter = w * h
        if mode == "Union":
            ovr = inter / (areas[i] + areas[order[1:]] - inter)
        elif mode == "Minimum":
            ovr = inter / np.minimum(areas[i], areas[order[1:]])
        #keep
        inds = np.where(ovr <= thresh)[0]
        order = order[inds + 1]

    return keep

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