目前，几乎所有流行的通用目标检测方法，如经典的两步方法Faster-RCNN，一步方法SSD和YOLO等，都需要根据经验设计不同尺度（可以看成是物体面积）和高宽比的anchor box（有的方法中叫做default box或prior box）。实际上，anchor box是一系列经过设计的、尺寸不同的物体边框。一般情况下，如果我们需要在模型中某层特征图上检测某个特定尺度的物体，可以先为anchor box固定一个面积S，然后变换anchor box的宽、高比，如1:3，1:2，1:1，2:1，3:1（一般会增加一个1:1 的框），从而得到6个尺度的anchor box，最后使用经典的sliding window（滑窗·）的方法得到特征图上每个位置的anchor box。如果该层特征图的尺寸为H×W，总共会产生H×W×6个anchor box（6个尺度）。
图1.SSD中设计的anchor box。(a) 训练集中物体真实边框（蓝色和红色实线）。(b)考虑到接收域，面积较小的物体在较大的特征图中匹配到相应的anchor box（蓝色虚线）。(c)较大的物体在较小的特征图中匹配到相应的anchor box（红色虚线）。
在模型训练时，对于训练集中某类物体的某个样例，选择一个与其交叉面积（IoU）最大的anchor box作为基准点，这个anchor box的面积和高宽比与待测物体的真实边框最为接近，然后将该物体的真实边框向这个anchor box对齐，也就是计算物体真实边框与这个anchor box边框的偏移量和高宽比，作为模型边框回归分支的学习目标。因此模型对某个物体边框的预测输出是一个4元组Δ(cx,cy,w,h)。如图1(c)所示，Δ(cx,cy) 对应预测目标边框相对某个anchor box边框的偏移量，Δ(w,h) 对应预测目标边框的高和宽相对同一anchor box高和宽的比，从这个4元组的输出很容易反推出物体在原图中的边框尺寸。
通过引入anchor box，一方面，模型学习到的是物体真实边框与对应的anchor box的偏移量，而不是目标物体在图像中的绝对坐标，保证了检测任务的平移不变性；另一方面，通过这种对齐，可以使模型对多尺度物体检测的训练变得容易，因为物体边框对相应anchor box的偏移量的值分布于有限范围内。
然而，anchor box也随之带来一些问题，比如模型的输出变得非常稠密，因为对应特征图中每个anchor box，都要输出一个4元组的位置预测和对应这个位置的物体分类的预测分数（C类），这样就会生成(C+4)×H×W×6个输出。考虑在多个特征图上进行检测，模型的输出会进一步增加。另外，anchor box需要手动设计，涵盖的尺度有限，一般通过对训练集中目标物体边框尺寸的真实值进行聚类得到，这样会造成对一些形变较为严重的物体检测造成困难。
来源：CSDN
作者：那年聪聪
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