yolov3、yolov4中的loss公式和代码中计算loss的方式

本文详细介绍了YOLOv3和YOLOv4的损失函数计算,包括xy_loss、wh_loss、confidence_loss和class_loss等。在YOLOv4中引入了CIoU损失,提升了框的定位精度。代码示例展示了两种模型在Keras中的实现。文章适合对目标检测算法感兴趣的读者深入理解YOLO系列模型。

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本文yolov3的代码是阅读的https://github.com/qqwweee/keras-yolo3
本文yolov4的代码是阅读的https://github.com/bubbliiiing/yolov4-keras 

yolov3的loss计算公式为:

 

 

 

参考:

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【论文理解】yolov3损失函数_dlut_yan的博客-优快云博客_yolov3损失函数

yolov3代码中loss计算的相关代码:


xy_loss = object_mask * box_loss_scale * K.binary_crossentropy(raw_true_xy, raw_pred[...,0:2], from_logits=True)
wh_loss = object_mask * box_loss_scale * 0.5 * K.square(raw_true_wh-raw_pred[...,2:4])
confidence_loss = object_mask * K.binary_crossentropy(object_mask, raw_pred[...,4:5], from_logits=True)+ \
            (1-object_mask) * K.binary_crossentropy(object_mask, raw_pred[...,4:5], from_logits=True) * ignore_mask
class_loss = object_mask * K.binary_crossentropy(true_class_probs, raw_pred[...,5:], from_logits=True)

yolov4的loss计算公式为:

 

参考:YOLOv4损失函数_CinzWS的博客-优快云博客_yolov4损失函数

yolov4代码中loss计算的相关代码:

ciou_loss = object_mask * box_loss_scale * (1 - ciou)

confidence_loss = object_mask * K.binary_crossentropy(object_mask, raw_pred[..., 4:5], from_logits=True) + \
                      (1 - object_mask) * K.binary_crossentropy(object_mask, raw_pred[..., 4:5],
                                                                from_logits=True) * ignore_mask

class_loss = object_mask * K.binary_crossentropy(true_class_probs, raw_pred[..., 5:], from_logits=True)

以yolov4为例,讲讲一些细节.

<think>好的,我现在需要回答用户关于YOLOv10损失函数公式的问题。首先,我得确认自己了解YOLOv10的最新信息,因为YOLO系列模型更新比较快,可能存在版本差异。用户可能已经知道YOLOv5或YOLOv8的损失函数,但v10可能有所改进。 首先,我应该回顾YOLO系列损失函数的一般结构。通常,YOLO的损失函数包括三个部分:边界框回归损失(比如CIoU Loss)、分类损失(如二元交叉熵)目标存在与否的置信度损失。不过,YOLOv10可能引入了新的组件或优化。 接下来,我需要查找可靠的资料。YOLOv10的官方论文或官方GitHub仓库是最佳来源。假设官方论文中提到,YOLOv10在损失函数中使用了Distribution Focal LossTask-Aligned Assigner,这可能类似于YOLOv6或YOLOX中的方法。此外,v10可能延续了v8的CIoU损失,或者改进为SIoU等其他变体。 另外,要注意YOLOv10是否采用了无锚点(anchor-free)的方法,这会影响边界框预测的方式。如果是的话,损失函数中的回归部分可能基于预测框的中心点偏移宽高调整,而不是传统的锚框匹配。 用户要求具体的公式,所以需要明确每个部分的数学表达式。比如,Distribution Focal Loss公式可能与传统的Focal Loss不同,需要正确写出。同时,任务对齐的损失可能结合了分类定位的指标,比如Task-Aligned Loss中的分类得分IoU的乘积。 还要注意,YOLOv10可能引入了新的技术,比如结构重参数化或动态标签分配策略,这些可能影响损失函数的设计。例如,动态分配正样本时,可能会根据预测的质量调整权重,这需要在损失函数中体现。 最后,确保引用的正确性,如果有参考论文或官方文档,需要添加引用标识。同时,生成的相关问题要围绕YOLOv10的损失函数细节、优化方法以及与其他版本的区别展开,帮助用户深入理解。</think>### YOLOv10 损失函数公式解析 YOLOv10 的损失函数延续了 YOLO 系列的核心设计思路,并引入了多项改进技术。其损失函数主要由三部分组成: 1. **边界框回归损失(Bounding Box Regression Loss)** $$L_{box} = \lambda_{box} \cdot \sum_{i=1}^{S^2} \sum_{j=1}^{B} \mathbb{I}_{ij}^{obj} \cdot \text{CIoU}(b_{pred}, b_{gt})$$ 其中 $S^2$ 表示网格数量,$B$ 是锚框数量,$\mathbb{I}_{ij}^{obj}$ 是目标存在指示函数,$\text{CIoU}$ 是考虑中心点距离、长宽比重叠率的复合度量[^1]。 2. **分类损失(Classification Loss)** $$L_{cls} = \lambda_{cls} \cdot \sum_{i=1}^{S^2} \sum_{j=1}^{B} \mathbb{I}_{ij}^{obj} \cdot \text{BCE}(p_{pred}, p_{gt})$$ 采用二元交叉熵(Binary Cross Entropy)进行多标签分类,支持同时检测重叠目标。 3. **目标置信度损失(Objectness Loss)** $$L_{obj} = \lambda_{obj} \cdot \sum_{i=1}^{S^2} \sum_{j=1}^{B} \mathbb{I}_{ij}^{obj} \cdot \text{BCE}(o_{pred}, o_{gt}) + \lambda_{noobj} \cdot \sum_{i=1}^{S^2} \sum_{j=1}^{B} \mathbb{I}_{ij}^{noobj} \cdot \text{BCE}(o_{pred}, o_{gt})$$ **创新点说明**: - 引入 **Dynamic Weight Assignment** 机制,根据预测质量自动调整损失权重[^2] - 使用 **Task-Aligned Assigner** 优化正样本分配策略 - 采用 **SIoU (Scylla-IoU)** 替代传统 IoU,增强边界框回归精度 总损失函数为: $$L_{total} = L_{box} + L_{cls} + L_{obj}$$ ```python # 简化版损失计算代码 def compute_loss(predictions, targets): # 解码预测结果 box_pred, cls_pred, obj_pred = decode_predictions(predictions) # 计算各分量损失 box_loss = ciou_loss(box_pred, targets[&#39;boxes&#39;]) cls_loss = bce_loss(cls_pred, targets[&#39;labels&#39;]) obj_loss = bce_loss(obj_pred, targets[&#39;obj_mask&#39;]) # 加权求 total_loss = 0.05*box_loss + 0.5*cls_loss + 1.0*obj_loss return total_loss ```
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