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场景文字检测中边界的艺术(下)

场景文字检测中边界的艺术(下)

作者: Ez_Life | 来源:发表于2019-01-31 16:21 被阅读58次

    前言

    只要边界玩的好,哪有边界检不到,边界最近快被玩坏了,今天这篇文章与advancedeast有着异曲同工之妙。

    文章简介

    最近出了一篇名字为<MSR: Multi-Scale Shape Regression for Scene Text
    Detection>的文章,其大致检测过程如下:

    MSR Pipline

    简单来说,对于输入的一张图,首先检测其文本区域,同时对于文本区域内的没一个像素,分别预测到其最近边缘点的偏移,最终会得到如中间一列的红色轮廓,接着利用alpha-shape或者concave-hull算法可以得到最终搞得轮廓图。

    为什么说它和AdvancedEast相似呢?

    为了解答这个问题,我们先简单回顾一下AdvancedEast做了些什么。我们将从标签的构造,回归的方式以及后处理方式来对比分析。

    标签构造

    AdvancedEAST

    这里盗用一张github中的一张图来说明问题,如下图所示:


    AdvancedEAST标签

    图中黄色区域表示文本的头,绿色表示文本的尾部,而红色区域表示文本区域。AdvancedEast算法在黄色区域与绿色区域分别预测到各自最近的两个角点的偏移。比如黄色区域中预测到文本上方两个点的偏移值(\delta x, \delta y), 绿色区域同理。

    为什么这么做呢?原因在于原始的east中的每个像素预测到四条边的距离的时候会存在以下特殊情况:


    EAST检测的特殊情况

    即当文本很长的时候,文本中的点预测距离值会超过网络的有效感受野的值,使得网络无法将该点与最远的边建立起关系,进而导致预测距离不准确,也就是我们常见的文本框的断裂。AdvancedEASR很聪明,直接丢弃远距离的预测,近的点就预测离它近的角点。因为我们的最终目的是预测四个点,因此就把定位点的任务分配到了文本两端。

    但是这么做存在缺点,即当文本头或者尾部分割不出来的时候,便无法利用头或者尾部进行角点的定位。当然,今天分享的论文也有这种缺点,那我们就说说今天的论文中的方法。

    论文方法

    论文思路可以用下图表示:


    论文大致框架

    具体来说:

    • 标签构造使用shrink文本最短边的0.25最为shrink距离,然后得到文本区域
    • 在对应的文本区域,分别预测是否为文本区域,以及两张map,分别存储距离其最近的边界点的偏移
    • 然后再预测阶段利用score_map+geo_map得到文本的轮廓,接着利用alpha-shape或者concave-hull方法,得到外轮廓。

    标签构造图如下图所示:


    标签构造

    正如上面描述来说,可以得到对应的文本标签,但是会存在我刚才说,如果区域太小,容易无法分割得到对应的文本区域。


    标签构造图

    如上图中geo_map_deltax, 表示文本区域中的点与其最近的边界点之间的偏移,可以看出水平方向,左右两端距离左右两条边最近,因此会出现三角形区域。这部分区域很小,当文本很小的时候。因此很容易带来后面的边界定位不准的问题。这个我们后面再说。

    当然,文章不仅仅是在标签上的改进。损失函数使用一下两种:

    • 分割损失:dice coeffient,这种类似计算iou,对形状鲁邦
    • 回归损失: smooth l1loss,标准的相对位移的回归方式。

    多尺度模型

    文章还对比了不同多尺度方法带来的效果不同,文章的多尺度方法:

    多尺度

    文章举了一个下采样1/2的例子,将输入图片下采样一次,然后输入至模型中,然后对相同分辨率的map进行融合。

    文章对比了不同方法下的检测结果:

    不同方法结果可视化

    上图中从左到右的顺序为,原图,多尺度的EAST,回归边界的EAST,多尺度+回归边界的EAST。可以看到多尺度和边界的结合,可以检测较为完整的区域。加入多尺度的模型,之所以可以回归完整区域,是因为利用高低层信息的融合,使得原本难以分开的区域,现在有了较强的判别性,进而像素与边缘也建立起了较强的关系。

    讨论

    讲到这里,可否这么认为,如果将该算法改为检测直文本,那么和AdvancedEAST类似,只不过不在局限于文本头和尾部,而是全局的寻找最近的点。可惜的是文章只在曲形文本、以及长文本上做了实验的对比,从侧面也可以看出该算法在ICDAR2015这类型小文字的场景不具备优势,因为小的文本区域会带来距离回归mao的丢失,导致最终的回归不准。

    以下是测试结果:

    TD500和ICDAR2013 ICDAR2015结果 文章的检测结果

    可以在长文本以及扭曲文本上取得了相当不错的性能。在复现过程中,也应证了这一点。以下是我的一些检测效果图:

    长行检测

    在一些商品图上的检测效果:


    商品图

    从上图中的检测结果可以看出,轮廓在文本的头尾出现了尖尖,这可以认为是头尾回归不好的现象。因为这部分区域的回归区域较小,因此改进这部分会给这个算法较大的提升。另外,该算法对于出现重叠的文本效果不好,因为如果一个像素属于两个文本,那么它只能回归一个文本的最近的边缘。同时这也是advancedEAST的缺点。

    场景文字现在逐渐转向解决曲形文本和长文本,期间涌现了很多奇思妙想,不论是从边界到文本区域,或是文本区域到边界,都在做的一件事情是,突破感受野的限制,从局部到全局。但是这一系列的方法容易收到局部结果的影响,因此如果有一个算法兼具局部与全局,这些问题将迎刃而解。

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