Processing math: 83%

Fast R-CNN

“Fast R-CNN”은 2015년 ICCV에 발표되었다. Fast R-CNN 은 SPPnet의 아이디어를 차용해 R-CNN을 개량하였고 이로인해 SPPnet과 R-CNN보다 빠른 학습속도, 추론속도 및 높은 정확도를 획득하였다.

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R-CNN

“Rich feature Hierarchies for accurate object detection and semantic segmentation”, 즉 , R-CNN은 2014년 CVPR에 발표되었다. 이전과 달리 sliding window를 사용해 각각의 bounding box에 대해 classification을 수행하지 않고 selective search를 이용해 객체가 있을 법한 위치를 추천 받아 classification을 수행하는 방식이다. 이 논문 이후 위치를 추천받는 다양한 Region proposal 기법들이 소개되었다.

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정규분포


표준 정규 분포

정규분포 혹은 가우스 분포는 다음의 이유로 많이 사용된다.

  • 여러 가지 계산이 쉽다.
  • 결과 수식이 깔끔하다.
  • 현실에서 정규분포로 근사할 수 있는 대상이 많다.

표준 정규분포는 정규분포의 가장 대표적인 형태이며 아래의 식으로 표현되고 평균이 0이고 분산이 1인 정규분포를 뜻한다.

f(z)=12πexp(z22)

먼저 exp 안의 2를 임의의 상수로 두고 z에 대해 생각을 해보자. 우리는 다음과 같은 사실을 알 수 있다.

  • z의 제곱이므로 좌우 대칭이다.
  • z= 0 일 때 0이 된다.
  • z가 음의 무한대 혹은 양의 무한대 일 때 음의 무한대로 수렴한다.

다시 exp와 함쳐서 생각하면 다음을 알 수 있다.

  • 좌우 대칭이다.
  • z=0 일 때 exp값은 최댓값이 된다.
  • z가 0에서 멀어질수록 점점 0에 수렴한다.

그렇다면 이제 위의 그림을 이해할 수 있다.

상수항에 대한 궁금증은 다음과 같이 해결할 수 있다.

가우스 적분에 의해

exp(z22)dz=2π

이 성립하므로 확률에 맞춰 적분이 1이 되도록 하기 위해 1/(2π)가 등장했다.

exp에 포함된 분모 2는 분산을 1로 맞추기 위해 설정된 값이다. 참고로 분산의 식은 아래와 같다.

V[Z]=z212πexp(z22)dz



일반 정규 분포

일반정규분포는 표준정규분포를 이동하거나 신축한 정규분포라고 생각 할 수 있다.

  • μ 이동 : YZ+μ
  • σ배 신축 : WσZ  where,σ>0

이를 그림으로 표현하면 아래와 같다.

사진출처

이를 일반적인 식으로 표현하면 아래와 같다.

fX(x)=12πσ2exp((xμ)22σ2)

이렇게 구구절절하게 식으로 표현을 하는 경우는 거의 없고 다음과 같이 정규분포를 표현한다.

XN(μ,σ2)

여기서 μ는 평균, σ는 표준편차를 뜻한다. 처음에 설명했던 표준정규분포는 XN(0,1)로 표현할 수 있다.

정규 분포 예제

ex1.

Q. 표준정규분포인 Z에 대해 X=σZ+μ이 성립할 때, X 의 기대값과 분산은?


A.

일반정규분포 구하라는 거다.

E[X]=E[σZ+μ]=σE[Z]+μ=μV[X]=V[σZ+μ]=σ2V[Z]=σ2



ex2.

Q. 표준정규분포를 μ만큼 이동하고 σ 배 했을 때 N(μ,σ2) 꼴로 나타낸다면?


A.

σ(Z+μ)=σZ+σμN(σμ,σ2)



ex3.

Q. X1,X2,X3,X4,X5가 독립이고, 모두 정규분포 N(μ,σ2)를 따른다고 할 때, Y(X1+X2+X3+X4+X5)/5N(μ,σ2) 꼴로 나타낸다면?


A.

E[Y]=E[X1+X2+X3+X4+X55]=E[X1]+E[X2]+E[X3]+E[X4]+E[X5]5=μ+μ+μ+μ+μ5=μV[Y]=V[X1+X2+X3+X4+X55]=V[X1]+V[X2]+V[X3]+V[X4]+V[X5]52=σ2+σ2+σ2+σ2+σ25=σ25



ex4.

Q. X \sim N(\mu, \sigma^2)에 대해 X\mu \pm k \sigma의 범주에 드는 확률


A.

P(\mu -2\sigma) \le X \le \mu + 2\sigma \approx 0.954 \\ P(\mu -3\sigma) \le X \le \mu + 3\sigma \approx 0.997

사실 이 값은 계산보다는 참고에 가깝다. 위의 값들은 유명하므로 두개 정도만 알고 있고 나머지 값은 그때그때 찾아보길 권한다.