开放词汇目标检测系列论文（3）--GLIP

1、论文简介

这篇论文的题目是“Grounded Language-Image Pre-training”，发表在CVPR 2022。

这篇论文中的方法，也是大名鼎鼎Grounding DINO的基础。

2、论文动机

论文的核心目的是为了将目标检测（Object detection）任务，和短语定位（Phrase Grounding）任务相统一。该论文为了将目标检测任务转换为短语定位任务，将最后目标分类的head，替换为求取boundingbox的视觉特征和文本特征的相似性。这个是该论文的核心想法和贡献。

现有CLIP模型，可获得图像级的丰富表征，也具有很强的开放词汇能力。然而，在Object detection，我们需要的是目标级的特征。这个也是这篇论文想解决的问题。

在CLIP中，图像和文本通常先编码，后计算相似度，这个就是论文中说的Late Fusion。在这篇论文GLIP中，作者认为应该在特征编码的时候，就交互两者之间的特征，也就是论文中的Deep Fusion。

3、论文做法

上图是GCLIP的主要流程图，具体做法大概如下：

1）模型的输入为Image 和 文本Prompt，分别采用视觉编码器和文本编码器进行编码。Image被编码为，其中N为影像的token个数，d为特征的维度。Prompt被编码为，M是Prompt中的token的个数，d为特征维度。为了让文本和影像特征充分交流，在编码的过程中，作者采用Deep fusion模块，对文本和影像特征进行融合。Deep fusion采用的是交叉注意力，这里就不细说。

融合的目的，是为了让提取的视觉特征，感知到文本特征，可提高模型的开放词汇能力，也让提取的视觉特征本身就和输入的文本相关联。

2）在传统检测器中，当提取到Image的特征后，会再经过一个固定维度的分类器矩阵，得到最终的类别的概率，这样就可以实现闭集的检测。在GCLIP中，不再使用W分类，而是计算O和P之间的相似性，在原文中，公式如下：

显而易见，P代替了W的作用，得到的，表示的是每个区域和每个文本token之间的相似性。

在推理的时候，如果我换了Prompt，则计算得到的S_ground也会发生改变，这个开放词汇的能力不就有了么。作者设计的确实妙呀。

3）在loss中，会约束和真值标签矩阵保持一致，也就是对齐损失。同时也会再加一个常规的定位损失，完成网络的训练。

4、总结

该论文将目标检测任务转换为Pharse grounding的任务，在提取特征的时候，对视觉特征和文本特征进行了充分的交互。通过计算视觉特征和文本特征间的相似性，实现最终的grounding也就是检测。

参考：
[1] Li L H, Zhang P, Zhang H, et al. Grounded language-image pre-training[C]//Proceedings of the IEEE/CVF conference on computer vision and pattern recognition. 2022: 10965-10975.