Можно ли с нуля написать CNN для детекции объектов?
Можно и с нуля. Вопрос в том, хватит ли у вас знаний, умений, навыков, опыта, времени, других ресурсов. Судя по тому, что вы этот вопрос задали, то вы это сделать не сумеете. Уж тем более, в рамках диплома.
А что до "показать архитектуру"... конечно можно, но толку.
Ну, например:
https://www.kdnuggets.com/2019/08/2019-guide-objec... 
https://towardsdatascience.com/face-detection-with...
https://www.analyticsvidhya.com/blog/2019/07/compu...
https://towardsdatascience.com/real-time-object-de...
https://towardsdatascience.com/detailed-tutorial-b...
Можно взять готовую модель, уже обученную на большом наборе изображений (на ImageNet например)
и переобучить её классифицировать ваши изображения. 

Вот статья (на англ.) со ссылкой на ноутбук в Colab'е, где берут EfficientNet и учат отличать кошек от собак.

Архитектураотсюда:
