目标检测YOLO进化史之yolov1

yolov3在目标检测领域可以算得上是state-of-art级别的了,在实时性和准确性上都有很好的保证.yolo也不是一开始就达到了这么好的效果,本身也是经历了不断地演进的.

yolov1

测试图片

yolov1有个基本的思想,就是将图片划分为S*S个小格grid,每个grid负责一个目标.上图里的黄色框就是grid.蓝色框就是预测的object.蓝色点是object的中心,位于黄色框内.

每个grid只预测一个目标,这个就造成了yolo的一个缺陷,当多个目标的中心都落在同一个grid cell里的时候,却只能预测出来一个.比如上图左下角有9个圣诞老人,但是只预测出来5个.

反映到模型上,也就是说输入一个448*448*3图片,经过不断卷积,输出一个7*7*30的tensor. 这里的7*7就对应于上面说到的S*S.

那么这里的30怎么来的呢? 每一个grid cell预测2个框出来,每个框对应5个值,(x,y,w,h)和一个box confidence score.box confidence score反映了预测出来的box含有目标的可能性以及这个预测的box的准确性. yolov1预测出20个类别的概率. 所以30 = 2*5 + 20
我们用B指代每个cell预测出B个box,C指代每个cell预测出C个类别的概率.那么yolo的输出的tensor的shape则为(S,S,Bx5+C)

这就是yolo的核心思想了,构建一个CNN网络,得到一个(7,7,30)的tensor.

这样的话就得到了7*7*2个box,我们只保留box confidence score>某个值的box作为我们最终的预测box.

loss

损失函数分为3个部分

• box位置错误
• confidence错误(box确实包含目标的可能性错误)
• 类别概率错误
  其实也就是衡量我们的这些预测值(x,y,w,h,confidence,classp1,classp2....)和真实值的差异

首先,我们预测出了B个box,我们只会用其中一个去计算loss.我们选取与ground-truth box的IOU最大的作为我们计算loss的box.ground-truth box怎么来,因为我们事先已经把数据标注好了,我们当然可以找到ground-truth box的中心位于某个grid cell内,如果有多个ground-truth box的中心都位于当前grid cell内,怎么办?计算每一个predict box和每一个ground-truth box的IOU,选取iou最大的作为相应的predict box,ground-truth box.这个方式带来的一个问题就是前面圣诞老人那个图说到的,当多个目标很密集,他们的中心都落在了同一个grid cell内的时候,yolov1只能检测出其中之一.

loss函数如下图所示:

loss函数的设计基于以下几种考虑

1. 每一种loss都给相同的权重是不合适的,对于box位置错误给更多的权重,