卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 物體檢測(cè) YOLOv2

繼2015的YOLO后，2016年作者對(duì)YOLO升級(jí)到Y(jié)OLO2，另外一個(gè)版本YOLO9000是基于wordtree跨數(shù)據(jù)集達(dá)到檢測(cè)9000個(gè)分類，卷積層模型稱為darknet-19，達(dá)到速度和效果的雙提升，文章里充滿了作者的自豪，也值得自豪；

作者正視了YOLO的兩個(gè)大問(wèn)題：回歸框不精準(zhǔn)和召回不夠；一般的解決思路都是把網(wǎng)絡(luò)加深加寬，不過(guò)本文不屑，作者反而要通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)在準(zhǔn)確率不降的情況下提升精度和召回！

升級(jí)點(diǎn)

Batch Normalization：每個(gè)卷積層加了BN，正則都不要了，droupout也省了，過(guò)擬合也沒(méi)了，效果還好了，+2%mAP；

High Resolution Classifier - 高分辨率分類：模型訓(xùn)練時(shí)經(jīng)典做法都是先在ImageNet上pre-train，然而ImageNet上的圖片是低分辨率小于256*256的，而要檢測(cè)的圖片是高分辨率448*448的，這樣模型需要同時(shí)在高分辨的圖片上做fine-tune和檢測(cè)，所以作者提出了三步驟 1） 在ImageNet低分辨率上pre-train；2） 在高分辨率數(shù)據(jù)集上fine-tune；3） 在高分辨率數(shù)據(jù)集上檢測(cè)；使得模型更容易學(xué)習(xí)，+4%mAP

Convolution with Anchor Boxer - 加Anchor機(jī)制：YOLO是通過(guò)最后的全連接層直接預(yù)估絕對(duì)坐標(biāo)，而FasterRCNN是通過(guò)卷積層預(yù)估相對(duì)坐標(biāo)，作者認(rèn)為這樣更容易學(xué)習(xí)，因此YOLOv2去掉了全連接層，在最后一層卷積層下采樣后用Anchor，yolo有7*7*2 = 98個(gè)框，而YOLOv2有超過(guò)1k的anchor，最終效果上雖然mAP略有下降3個(gè)千分點(diǎn)，但是召回提升7個(gè)百分點(diǎn)，值了！

Dimension Clusters - 維度聚類： Anchor的尺寸faster rcnn里人工選定的，YOLOv2通過(guò)k-mean聚類的方法，將訓(xùn)練數(shù)據(jù)里gt的框進(jìn)行聚類，注意這里不能直接用歐式距離，大框會(huì)比小框影響大，我們的目標(biāo)是IOU，因此距離為： d（box， centroid） = 1 IOU（box， centroid）；下圖是結(jié)果，左圖是k和IOU的trand-off，右圖是5個(gè)中心的框尺寸，明顯看出和人工指定的差異很大；

Direct location prediction - 直接預(yù)測(cè)位置：直接預(yù)測(cè)x，y會(huì)導(dǎo)致模型訓(xùn)練不穩(wěn)定，本文預(yù)測(cè)如下tx，ty，tw，th，to，通過(guò)sigmolid歸一化到（0，1），結(jié)合dimension clusters，+5%mAP

Fine-Grained Freture - 細(xì)粒度特征：引入passthrough layer，將低維度特征傳遞給高維度，類似于resnet的shortcut，+1%mAP；

Multi-Scale Training - 多尺度訓(xùn)練：這里的多尺度是圖片的尺寸，多了迫使模型適應(yīng)更大范圍的尺寸，每隔一定的epoch就強(qiáng)制改變輸入圖片的尺寸；

效果

如下是在VOC數(shù)據(jù)集上效率（每秒處理幀數(shù)）和效果（mAP）空間里不同算法的變現(xiàn)，其中YOLOv2為藍(lán)色，有不同的trade-off，效率和效果都超過(guò)已有的方法；

如下是更多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

如下是COCO上的效果，看得出COCO數(shù)據(jù)集還是很難的，小物體上YOLO2依然是差一些；

YOLO9000： Better， Faster， Stronger