Mask R-CNN：物体检测、语义分割与实例分割详解

Mask R-CNN阅读总结 这篇论文深入探讨了物体检测（Object Detection）、语义分割（Semantic Segmentation）和实例分割（Instance Segmentation）这三个关键概念在计算机视觉领域的差异。物体检测的主要目标是识别出图像中的对象，并用边界框（Bounding Box）定位它们，而语义分割则更细致，通过像素级别的标注来确定每个像素所属的类别，但不区分同一类别下的不同实例。实例分割则是语义分割的升级，它不仅要分类，还要区分每个实例，实现对对象的精确区分。 Mask R-CNN的提出源于对现有方法如Faster R-CNN（用于物体检测）和FCN（用于语义分割）的改进。FCN虽然在像素级别进行多类分类，但在实例分割任务中表现欠佳，因为它将分割和分类紧密关联，导致效果受限。Mask R-CNN的主要贡献在于： 1. 扩展Faster R-CNN：它在原有的框架内增加了一个新的分支，用于在每个Region of Interest (RoI) 上进行像素级的分割预测，与原有的类别分类和边界框回归并行处理。 2. RoIAlign方法：针对Faster R-CNN存在的像素输入与输出对齐问题，作者提出了RoIAlign技术，确保了空间位置信息的准确保持。 3. 解耦掩码和类别预测：通过独立为每个类别预测二进制掩码，消除了类别间的竞争，依赖于ROI分类分支来确定类别，这相对于FCN的像素级多类分类显著提升了实例分割性能。 早期的实例分割方法，如[13,15,16,9]，采用自下而上的策略，可能存在速度慢和精度不高的问题。DeepMask和后续工作[33,34,8]则尝试先生成分割提议，再利用Fast-RCNN进行分类，这类方法的顺序问题限制了其性能。Dai等人[10]提出的多阶段级联方法，通过逐级细化，从边界框建议到分割建议再到分类，虽然有所改进，但Mask R-CNN通过一体化的架构提供了更为直接和高效的解决方案。 Lietal.[26]的FCIS（Fully Convolutional InstanceSegmentation）进一步融合了物体检测和分割，强调位置敏感的卷积网络在预测分类、边界框和掩码时的优势。然而，Mask R-CNN作为继任者，不仅解决了这些问题，还展示了在实例分割领域的卓越性能。 Mask R-CNN作为一项重要创新，通过改进基础架构和引入新方法，显著提升了实例分割的准确性和效率，成为了现代计算机视觉领域不可或缺的一部分。