输入图片的尺寸对检测模型的性能影响相当明显,事实上,多尺度是提升精度最明显的技巧之一。在基础网络部分常常会生成比原图小数十倍的特征图,导致小物体的特征描述不容易被检测网络捕捉。通过输入更大、更多尺寸的图片进行训练,能够在一定程度上提高检测模型对物体大小的鲁棒性,仅在测试阶段引入多尺度,也可享受大尺寸和多尺寸带来的增益。
multi-scale training/testing最早见于“Spatial Pyramid Pooling in Deep Convolutional Networks for Visual Recognition”这篇文章,训练时,预先定义几个固定的尺度,每个epoch随机选择一个尺度进行训练。测试时,生成几个不同尺度的feature map,对每个Region Proposal,在不同的feature map上也有不同的尺度,我们选择最接近某一固定尺寸(即检测头部的输入尺寸)的Region Proposal作为后续的输入。在“Object Detection Networks on Convolutional Feature Maps”这篇文章中,选择单一尺度的方式被Maxout(element-wise max,逐元素取最大)取代:随机选两个相邻尺度,经过Pooling后使用Maxout进行合并,如下图所示。
近期的工作如FPN等已经尝试在不同尺度的特征图上进行检测,但多尺度训练/测试仍作为一种提升性能的有效技巧被应用在MS COCO等比赛中。