Crowd counting plays an important role in risk perception and early warning, traffic control and scene statistical analysis. The challenges of crowd counting in highly dense and complex scenes lie in the mutual occlusion of the human body parts, the large variation of the body scales and the complexity of imaging conditions. Deep learning based head detection is a promising method for crowd counting. However the highly concerned object detection networks cannot be well applied to this field for two main reasons. First, most of the existing head detection datasets are only annotated with the center points instead of bounding boxes which is mandatory for the canonical detectors. Second, the sample imbalance has not been overcome yet in highly dense and complex scenes because the existing loss functions calculate the positive loss at a single key point or in the entire target area with the same weight. To address these problems, We propose a novel loss function, called Mask Focal Loss, to unify the loss functions based on heatmap ground truth (GT) and binary feature map GT. Mask Focal Loss redefines the weight of the loss contributions according to the situ value of the heatmap with a Gaussian kernel. For better evaluation and comparison, a new synthetic dataset GTA\_Head is made public, including 35 sequences, 5096 images and 1732043 head labels with bounding boxes. Experimental results show the overwhelming performance and demonstrate that our proposed Mask Focal Loss is applicable to all of the canonical detectors and to various datasets with different GT. This provides a strong basis for surpassing the crowd counting methods based on density estimation.


翻译:在风险感知和早期警报、交通控制和现场统计分析方面,众人计数在风险感知和早期警报、交通控制和现场统计分析方面起着重要作用。在高度密集和复杂的场景中,众人计数的挑战在于人体部分相互封闭、身体比例差异很大以及成像条件的复杂性。深学习制的头部探测是进行人群计数的一个很有希望的方法。然而,由于两个主要原因,高度关切的物体探测网络无法很好地应用于这个领域。首先,大部分现有的头部检测数据集仅带有中间点的附加说明,而不是对罐头探测器强制性的捆绑箱。第二,在高度密集和复杂的场景中,抽样失衡尚未克服,因为现有的损失函数在单一关键点或整个目标区域以同样重量计算正损失。为了解决这些问题,我们提出了一个新的损失功能,称为面具焦点损失,以基于热映射地面真相(GT)和二进式特征地图GTG. 。 模拟损失缩略图提议重新确定损失贡献的重度,根据高戈斯内尔诺的原值估算。在高度密集和复杂的场景点计算中,由于现有的损失函数比较,50级的图像显示新的业绩分析结果,包括Grial-xxxxx

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RetinaNet是2018年Facebook AI团队在目标检测领域新的贡献。它的重要作者名单中Ross Girshick与Kaiming He赫然在列。来自Microsoft的Sun Jian团队与现在Facebook的Ross/Kaiming团队在当前视觉目标分类、检测领域有着北乔峰、南慕容一般的独特地位。这两个实验室的文章多是行业里前进方向的提示牌。 RetinaNet只是原来FPN网络与FCN网络的组合应用,因此在目标网络检测框架上它并无特别亮眼创新。文章中最大的创新来自于Focal loss的提出及在单阶段目标检测网络RetinaNet(实质为Resnet + FPN + FCN)的成功应用。Focal loss是一种改进了的交叉熵(cross-entropy, CE)loss,它通过在原有的CE loss上乘了个使易检测目标对模型训练贡献削弱的指数式,从而使得Focal loss成功地解决了在目标检测时,正负样本区域极不平衡而目标检测loss易被大批量负样本所左右的问题。此问题是单阶段目标检测框架(如SSD/Yolo系列)与双阶段目标检测框架(如Faster-RCNN/R-FCN等)accuracy gap的最大原因。在Focal loss提出之前,已有的目标检测网络都是通过像Boot strapping/Hard example mining等方法来解决此问题的。作者通过后续实验成功表明Focal loss可在单阶段目标检测网络中成功使用,并最终能以更快的速率实现与双阶段目标检测网络近似或更优的效果。
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