【目标检测】yoloV5算法详解

本文详细介绍了YOLOv5相较于YOLOv4的改进之处,包括Mosaic数据增强、自适应锚框计算、自适应图片缩放等训练策略,以及FOCUS结构、CSP网络和FPN_PAN结构在模型设计中的应用。此外,文章还探讨了GIoU_Loss在目标检测任务中的作用,强调了这些改进对提升模型性能和训练效率的影响。

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一、与yoloV4相比,yoloV5的改进

  1. 输入端:在模型训练阶段,使用了Mosaic数据增强、自适应锚框计算、自适应图片缩放
  2. 基准网络:使用了FOCUS结构和CSP结构
  3. Neck网络:在Backbone和最后的Head输出层之间插入FPN_PAN结构
  4. Head输出层:训练时的损失函数GIOU_Loss,预测筛选框的DIOU_nns

二、yoloV5结构框架

在这里插入图片描述CBL:CBL模块是由Conv+BN+Leaky_relu激活函数组成
Res unit:借鉴ResNet中的残差结构,用来构建深层网络,CBM是残差模块中的子模块
CSP1_X:借鉴CSPNet网络结构,由CBL,Res unit,卷积层,Concate组成
CSP2_X:借鉴CSPNet网络结构,由卷积层积X个Res unit模块Concate组成
FOCUS:将多个slice结果Concate起来,将其送入CBL模块中
SPP:采用1x1,5x5,9x9和13x13的最大池化方式,进行多尺度融合

三、Mosaic数据增强

CutMix:将2张图进行拼接
Mosaic:在CutMix基础上进行改进,采用4张图片,按照随机缩放,随机裁剪和随机排布的方式进行拼

### YOLOv5 算法详解 #### 一、YOLOv5简介 YOLO (You Only Look Once) 是一系列用于实时对象检测的算法,而YOLOv5作为该系列中的一个重要版本,在保持高精度的同时实现了更快的速度。此模型基于PyTorch框架构建,并引入了许多优化措施以提高效率和准确性[^1]。 #### 二、项目目录结构解析 项目的根文件夹包含了多个子文件夹以及一些重要脚本: - `models/`: 存储不同架构定义的Python模块; - `configs/`: 各种训练参数设定; - `train.py` 和 `val.py`: 分别负责启动训练过程与验证模型表现; 这些组件共同构成了一个完整的开发环境,使得开发者可以方便地调整设置并运行实验。 #### 三、推理流程概述 对于实际应用场景下的物体识别任务而言,`detect.py` 文件扮演着至关重要的角色。它接收输入图像或视频流,通过加载已训练好的权重文件来进行预测操作。具体来说,程序会先对原始图片做必要的转换处理(比如缩放),之后送入网络内部完成特征提取工作。最终输出的结果不仅包括各个类别标签及其对应的概率值,还有边界框坐标信息以便于后续可视化展示。 ```python import torch from models.experimental import attempt_load from utils.general import non_max_suppression, scale_coords from utils.datasets import letterbox def detect(image_path): device = 'cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu' model = attempt_load('yolov5s.pt', map_location=device) img0 = cv2.imread(image_path) img = letterbox(img0)[0] img = img[:, :, ::-1].transpose(2, 0, 1).copy() img = torch.from_numpy(img).to(device) img = img.float() / 255.0 pred = model(img.unsqueeze(0))[0] det = non_max_suppression(pred, conf_thres=0.4, iou_thres=0.5) if det is not None and len(det): det[:, :4] = scale_coords(img.shape[1:], det[:, :4], img0.shape).round() return det.cpu().detach().numpy() ``` 上述代码片段展示了如何利用预先训练过的YOLOv5模型执行单张静态图象上的目标定位任务。这里涉及到了几个核心步骤:读取待测样本、准备适合喂给神经网路的数据形式、调用forward pass获取初步估计结果、运用NMS(non-maximum suppression)去除冗余候选区域最后再映射回原尺寸空间内显示出来。
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