CVPR 2021 车道线检测方向论文： Keep your Eyes on the Lane: Real-time Attention-guided Lane Detection 。
论文：
https://arxiv.org/pdf/2010.12035.pdf
代码：
https://github.com/lucastabelini/LaneATT
0
动机
车道线检测是自动驾驶领域非常重要的子任务之一。作者提出了一个实时、高性能的车道线检测算法，将其命名为LaneATT。
该方法基于anchor实现，且应用了注意力机制，轻量级版本的推理速度达到250FPS。
01
网络结构 1.1 总体流程
算法总体流程如下图所示：
将车辆前视相机采集到的RGB图像作为输入，输出车道线位置。
从上图中可以看出，该算法将backbone的输出结果进行池化操作，以提取每个anchor的特征；将提取到的特征与注意力模块产生的全局特征进行融合，以解决遮挡、光照等原因导致车道线检测不到的问题；融合后的特征作为全连接层的输入，全连接层输出车道线的置信度和相关参数。
1.2 车道线和anchor的表示方法
车道线的表示
沿图片纵向做等分操作，得到的等分点记作，其中。
对于每条车道线，令固定，因此决定了每条车道线的差异；每个都与对应的形成车道线上的一个点。
由于车道线不会贯穿整张图像，令和分别表示的开始索引和结束索引，用于表示车道线的连续有效点。
anchor的表示
使用原点和方向表示anchor，其中。
原点总是位于图像的左、右、下三个边界上。
1.3 Backbone
使用诸如ResNet的通用网络作为LaneATT的backbone；将backbone的输出特征记作。
为减少后续模块计算量，对做卷积，将输出结果记作。
1.4 feature pooling
对于每个anchor，都要从中提取特征，使用坐标索引要从中提取的特征点。先定义这些坐标点的方向坐标：，使用如下公式求它们对应的坐标：
上式中的和表示anchor的原点和方向，表示特征对应原图的步长。
对于每个anchor，使用上述的和，从中提取到特征；若上述计算得到的某个点的坐标值超出的范围，则中对应位置的值为0。
1.5 注意力机制
上文提到的feature pooling操作得到的为局部特征。为了能够应对遮挡、光照等复杂场景，需要将局部特征与全局特征融合。
作者使用注意力模块，该模块的输入为局部特征，输出为全局特征。
注意力模块中包含一个全连接层，对于索引为的anchor，该anchor对应的局部特征作为的输入，的输出为权重：
用于融合除第i个anchor以外的其他anchor对应的局部特征从而形成全局特征：
以上内容只是针对索引为i的anchor；对于所有的anchor，可以使用矩阵乘法快速实现。假设anchor的数量为，令，，使用如下矩阵乘法计算所有anchor对应的全局特征：
上式中，且。
1.6 prediction head
对于索引为i的anchor，其局部特征和全局特征做concat操作，输出结果记作。作为2个并行的全连接层的输入，其中一个全连接层用于分类，输出信息为；另外一个全连接层用于回归，输出信息为。
对于每个anchor，网络最终输出3类信息：
（1）个概率值，用于预测该anchor对应的车道线类别和背景的概率。对于不包含车道线类别标注信息的数据集，令。
（2）个offset值，指出anchor中个点和预测出的车道线上点的横向偏移。
（3）车道线的长度，是anchor中实际用来表示车道线的点的数量。根据1.2节中的信息，和分别表示的开始索引和结束索引，其中可由anchor原点的坐标决定，长度可用于确定的值：
1.7 NMS
定义2条车道线和的距离为：
上式中，。
使用上述定义的距离对网络预测结果进行NMS操作，减少false positive的数量。
02
模型训练 2.1 ѵ
