yolo v1 loss

模型输出

yoloV1模型最后连接两个全连接层,分别把特征图尺寸归一到4096和想要的7x7x30,怎样对7x7x30进行解析并计算loss的呢

解析7x7x30特征图并计算loss

模型输出:
在这里插入图片描述

  1. 模型输出会有很多个batch,每个batch输出就像上图所示,假设为output,为7x7x30的特征图,所以对每个batch进行遍历,得到当前batch特征图,然后对每个grid进行遍历,即遍历特征图的宽和高,得到output[bi, wi, hi] = [x1, x2, x3...x29, x30],这得到的一组数据即为bounding box1 和bounding box2的置信度c,x,y,w,h,20个分类的概率 的预测,然后就可以通过loss公式进行计算
### YOLO V1 Loss Function Explanation YOLO V1 的损失函数设计旨在优化模型对于物体分类、定位以及置信度预测的能力。其核心思想在于通过单一神经网络完成检测任务,同时利用多任务学习的方式综合考虑多个目标属性。 #### 损失函数组成部分 YOLO V1 的损失函数主要分为以下几个部分: 1. **位置误差(Localization Error)** - 对于每个负责预测的目标框,模型会计算边界框中心坐标 \( (x, y) \) 和宽度高度 \( (\sqrt{w}, \sqrt{h}) \) 的平方差。 - 这一误差仅针对包含目标的网格单元进行计算,并且权重被设置为较小值以平衡不同项的影响[^1]。 2. **置信度误差(Confidence Error)** - 置信度表示预测框与真实框之间的交并比(IOU)。如果某个网格单元包含目标,则该单元的置信度应接近 IOU 值;否则,置信度应趋近于零。 - 计算方法采用二元交叉熵形式,类似于给定表达式中的逻辑回归损失。 3. **类别误差(Classification Error)** - 针对每个网格单元内的目标类别概率分布,使用交叉熵作为衡量标准。 - 如果某网格不包含任何目标,则无需计算此项误差。 以下是具体实现代码示例: ```python import torch.nn.functional as F def compute_loss(predictions, targets): lambda_coord = 5 lambda_noobj = 0.5 # 提取预测和标签的部分 pred_boxes = predictions[..., :4] # bx, by, bw, bh pred_confidences = predictions[..., 4:5] # confidence score pred_classes = predictions[..., 5:] # class probabilities true_boxes = targets[..., :4] true_confidences = targets[..., 4:5] true_classes = targets[..., 5:] # 定位误差 mask_obj = true_confidences.bool() localization_loss = lambda_coord * F.mse_loss( pred_boxes[mask_obj], true_boxes[mask_obj], reduction='sum' ) # 置信度误差 obj_loss = F.mse_loss(pred_confidences[mask_obj], true_confidences[mask_obj], reduction='sum') noobj_mask = ~mask_obj noobj_loss = lambda_noobj * F.mse_loss( pred_confidences[noobj_mask], true_confidences[noobj_mask], reduction='sum' ) # 类别误差 classification_loss = F.cross_entropy( pred_classes[mask_obj].view(-1, pred_classes.size(-1)), true_classes[mask_obj].argmax(dim=-1), reduction='sum' ) total_loss = localization_loss + obj_loss + noobj_loss + classification_loss return total_loss ``` 上述代码片段展示了如何基于 PyTorch 实现 YOLO V1 的损失函数计算过程。 #### 总结 通过对位置、置信度及类别的联合优化,YOLO V1 能够高效地完成实时目标检测任务。值得注意的是,在后续版本中(如 YOLO V2),为了进一步提升性能,引入了锚框机制并对初始训练阶段进行了改进[^3]。
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