
CDA數(shù)據(jù)分析師 出品
編譯:Mika
十年前,研究人員認為讓計算機來區(qū)分貓和狗幾乎是不可能的。如今,計算機視覺識別的準確率已超過99%。Joseph Redmon通過一個叫YOLO的開源目標檢測方法,可以迅速識別圖像和視頻中的目標。
10年前,計算機視覺研究者認為,要讓一臺電腦去分辨出一只貓和狗的不同之處,這幾乎是不可能的,即便是在當(dāng)時人工智能已經(jīng)取得了重大突破的情況下。
Joseph Redmon家養(yǎng)的貓
Joseph Redmon家養(yǎng)的狗
但如今我們已經(jīng)可以做到讓它的正確率在99%以上。這個方法叫做圖像分類,給它一張圖,再給這張圖貼上標簽。通過這種方式,計算機就可以知道數(shù)千種的分類。
我是華盛頓大學(xué)的一名研究生,我正致力于一個名叫Darknet的項目,這是一個用來訓(xùn)練和測試計算機視覺模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
Joseph Redmon所進行的Darknet項目
讓我們來看看Darknet是如何看待這張圖片。
當(dāng)我們在這張圖片上運行識別器時,我們注意到,它不僅能判斷出圖片上是貓是狗,還能給出它是哪個品種的預(yù)測。這就是我們目前所達到的粒度級別。
它的預(yù)測是正確的,我的狗的確是一只阿拉斯加雪橇犬。
很明顯,我們在圖像識別上取得了驚人的進步。但是如果我們對這樣一張圖片運行識別器,會如何呢?
看一下,我們看到識別器給出了一個非常相似的預(yù)測。而且是正確的,圖中是有一只阿拉斯加雪橇犬。但只使用這一個標簽,我們并不能真正的了解這張圖片,我們需要更強大的檢測器。
我正在研究一個叫做目標檢測的問題,也就是嘗試將一張圖上的所有目標物都找出來,然后將它們分別框起來,再加上標注。
這就是我們對這張照片運行檢測器時所發(fā)生的?;谶@樣的結(jié)果,我們可以用計算機視覺算法做更多的事情。
我們發(fā)現(xiàn),它知道這里有一只貓和一只狗。知道它們的相對位置,它們的大小,甚至還知道一些額外的信息,例如背景里有一本書。
如果你想建立一個基于計算機視覺的系統(tǒng),比如說無人駕駛汽車或者機器人系統(tǒng),這就是你想要得到的信息。你需要一個能與物質(zhì)世界互動的系統(tǒng)。
當(dāng)我最開始開展目標檢測項目時,它要花20秒去處理一張圖片。
為了理解為什么速度在這個領(lǐng)域是如此重要。舉一個例子,這是一個2秒鐘就能處理一張圖片的檢測器。這個檢測器的速度要比處理每張圖需要20秒的檢測器快10倍??梢钥吹皆谒龀鲱A(yù)測的時候,被檢測的世界已經(jīng)發(fā)生變化了。這對于一個應(yīng)用來說是沒有多大用處的。
每2秒處理一張圖
如果我們將它的速度再提升10倍,這個檢測器每秒可處理5張畫面,這就好很多了。
每秒處理5張圖
但是,舉個例子。如果有任何重大的移動,它就反應(yīng)不過來了。我可不想讓這樣的一個系統(tǒng)來駕駛我的汽車。
這是在我電腦上運行的實時檢測系統(tǒng)。當(dāng)我在移動時,它能順利地追蹤我。而且它強大到能適應(yīng)不同的物體大小、姿勢、向前、向后的改變,很了不起。
實時檢測系統(tǒng)
如果我們想要建造一個基于計算機視覺的系統(tǒng),那么這就是我們真正需要的。
僅僅是幾年的時間,我們就從每張圖20秒提升到了每張圖20毫秒,速度提高了1000倍。我們是如何做到的呢?
過去,目標檢測系統(tǒng)會將這張圖片分成很多小區(qū)域,然后在每一塊區(qū)域運行一下識別器。在識別器中獲得最高分數(shù)的輸出就會被認為是這張圖片的檢測結(jié)果。這涉及到要在一張圖片上運行數(shù)千次識別器,以及數(shù)千次的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評估才能獲得檢測結(jié)果。
而現(xiàn)在,我們訓(xùn)練了可以做出所有檢測的單一網(wǎng)絡(luò),它能同時生成邊界盒和類別概率。
使用我們的系統(tǒng),不需要為了生成檢測結(jié)果去重復(fù)上千數(shù)次地看同一張圖片,只看一次就行了。這也是為什么我們稱之為,目標檢測的"YOLO(you only look once)法"(只看一次)。
有了這個速度,我們就不僅限于識別圖像了,還可以實時處理視頻?,F(xiàn)在我們不僅看到了貓和狗,還能看到它們走來走去,互相嘻戲。
這是一個我們在微軟的COCO數(shù)據(jù)庫上,用80種不同種類的物品訓(xùn)練過的檢測器。包含了各種東西,像勺子、叉子、碗等常見物品。
還有各種奇特的東西,動物、汽車、斑馬、長頸鹿。
現(xiàn)在我們要做點兒有趣的事情,我們的攝像頭將要對準觀眾區(qū)看看能檢測出什么。
我們把檢測閥值調(diào)低一點,這樣就可以找出更多的觀眾??聪挛覀兡懿荒苷页鲞@些停車標志,我們發(fā)現(xiàn)了一些背包。所有這些都是在電腦上實時處理的。
請大家記住,這是一個通用的目標檢測系統(tǒng)。因此我們可以將它訓(xùn)練用于任何領(lǐng)域的圖像識別。
我們在無人駕駛汽車中,用來發(fā)現(xiàn)停車標志 行人和自行車的代碼,同樣可以用于在組織活檢中找出癌細胞。全球已經(jīng)有很多研究者正在利用這一技術(shù)在醫(yī)學(xué)、機器人學(xué)等方面取得了進展。
今天早上,我剛讀到一篇文章,人們在內(nèi)羅畢國家公園對動物數(shù)量進行普查,使用了YOLO作為檢測系統(tǒng)的一部分。因為Darknet是一個開源項目,在公共領(lǐng)域任何人都可以免費使用。
但是我們想要讓檢測器能被更多人使用,也更好用因此通過結(jié)合模型優(yōu)化,網(wǎng)絡(luò)二值化和近似法,我們實際上已經(jīng)可以在手機上進行目標檢測了。
我真的很激動,因為我們在初級計算機視覺問題上有了強大的解決方案,同時任何人都可以使用它來做些什么。
接下來就看所有在座的各位,以及世界上所有能夠使用這個軟件的人了。我已經(jīng)等不及想要看看,人們會用這一技術(shù)創(chuàng)造出什么來了,謝謝大家。
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