<em>Mac</em>Book项目 2009年学校开始实施<em>Mac</em>Book项目,所有师生配备一本<em>Mac</em>Book,并同步更新了校园无线网络。学校每周进行电脑技术更新,每月发送技术支持资料,极大改变了教学及学习方式。因此2011
2021-06-01 09:32:01
神經網路的訓練的主要流程包括影象輸入神經網路, 得到模型的輸出結果,計算模型的輸出與真實值的損失, 計算損失值的梯度,最後用梯度下降演演算法更新模型引數。損失函數值的計算是非常關鍵的一個步驟。
本部落格將對yolov5損失值的計算過程程式碼的實現做簡要的理解。
def compute_loss(p, targets, model): # predictions, targets, model device = targets.device lcls, lbox, lobj = torch.zeros(1, device=device), torch.zeros(1, device=device), torch.zeros(1, device=device) tcls, tbox, indices, anchors = build_targets(p, targets, model) # targets h = model.hyp # hyperparameters # Define criteria BCEcls = nn.BCEWithLogitsLoss(pos_weight=torch.Tensor([h['cls_pw']])).to(device) BCEobj = nn.BCEWithLogitsLoss(pos_weight=torch.Tensor([h['obj_pw']])).to(device) # Class label smoothing https://arxiv.org/pdf/1902.04103.pdf eqn 3 cp, cn = smooth_BCE(eps=0.0) # Focal loss g = h['fl_gamma'] # focal loss gamma if g > 0: BCEcls, BCEobj = FocalLoss(BCEcls, g), FocalLoss(BCEobj, g) 。。。。。。
yolov5程式碼用IOU指標評價目標框和預測框的位置損失損失。yolov5程式碼用nn.BCEWithLogitsLoss或FocalLoss評價目標框和預測框的類損失和置信度損失 .
yolov5程式碼用寬高比選擇對應真實框的預測框,且每一個真實框對應三個預測框 。
yolov5程式碼用IOU值評價預測框和真實框的位置損失, 本文介紹CIoU指標.
公式如下截圖:
公式中引數代表的意義如下:
IOU: 預測框和真實框的叫並比
v是衡量長寬比一致性的引數,我們也可以定義為:
程式碼實現:
iou = bbox_iou(pbox.T, tbox[i], x1y1x2y2=False, CIoU=True) # iou(prediction, target) lbox += (1.0 - iou).mean() # iou loss
def bbox_iou(box1, box2, x1y1x2y2=True, GIoU=False, DIoU=False, CIoU=False, eps=1e-9): # Returns the IoU of box1 to box2. box1 is 4, box2 is nx4 box2 = box2.T # Get the coordinates of bounding boxes if x1y1x2y2: # x1, y1, x2, y2 = box1 b1_x1, b1_y1, b1_x2, b1_y2 = box1[0], box1[1], box1[2], box1[3] b2_x1, b2_y1, b2_x2, b2_y2 = box2[0], box2[1], box2[2], box2[3] else: # transform from xywh to xyxy b1_x1, b1_x2 = box1[0] - box1[2] / 2, box1[0] + box1[2] / 2 b1_y1, b1_y2 = box1[1] - box1[3] / 2, box1[1] + box1[3] / 2 b2_x1, b2_x2 = box2[0] - box2[2] / 2, box2[0] + box2[2] / 2 b2_y1, b2_y2 = box2[1] - box2[3] / 2, box2[1] + box2[3] / 2 # Intersection area inter = (torch.min(b1_x2, b2_x2) - torch.max(b1_x1, b2_x1)).clamp(0) * (torch.min(b1_y2, b2_y2) - torch.max(b1_y1, b2_y1)).clamp(0) # Union Area w1, h1 = b1_x2 - b1_x1, b1_y2 - b1_y1 + eps w2, h2 = b2_x2 - b2_x1, b2_y2 - b2_y1 + eps union = w1 * h1 + w2 * h2 - inter + eps iou = inter / union if GIoU or DIoU or CIoU: cw = torch.max(b1_x2, b2_x2) - torch.min(b1_x1, b2_x1) # convex (smallest enclosing box) width ch = torch.max(b1_y2, b2_y2) - torch.min(b1_y1, b2_y1) # convex height if CIoU or DIoU: # Distance or Complete IoU https://arxiv.org/abs/1911.08287v1 c2 = cw ** 2 + ch ** 2 + eps # convex diagonal squared rho2 = ((b2_x1 + b2_x2 - b1_x1 - b1_x2) ** 2 + (b2_y1 + b2_y2 - b1_y1 - b1_y2) ** 2) / 4 # center distance squared if DIoU: return iou - rho2 / c2 # DIoU elif CIoU: # https://github.com/Zzh-tju/DIoU-SSD-pytorch/blob/master/utils/box/box_utils.py#L47 v = (4 / math.pi ** 2) * torch.pow(torch.atan(w2 / h2) - torch.atan(w1 / h1), 2) with torch.no_grad(): alpha = v / ((1 + eps) - iou + v) return iou - (rho2 / c2 + v * alpha) # CIoU else: # GIoU https://arxiv.org/pdf/1902.09630.pdf c_area = cw * ch + eps # convex area return iou - (c_area - union) / c_area # GIoU else: return iou # IoU
yolov5程式碼用nn.BCEWithLogitsLoss或FocalLoss評價目標框和預測框的類損失和置信度損失,本節一一介紹這兩個損失函數。
首先對預測輸出作sigmoid變換,然後求變換後的結果與真實值的二值交叉熵.
假設預測輸出是3分類,預測輸出:
預測輸出sigmoid變換:
假設真實輸出是:
兩者的二值交叉熵的計算方法:
介面函數驗證下上面的結果:
FocalLoss損失考慮的是:目標檢測中正負樣本嚴重不均衡的一種策略。該損失函數的設計思想類似於boosting,降低容易分類的樣本對損失函數的影響,注重較難分類的樣本的訓練.
簡而言之,FocalLoss更加關注的是比較難分的樣本,何謂難分?若某一個真實類預測的概率只有0.2,我們認為它比較難分,相反若該真實類的預測概率是0.95,則容易分類.
FocalLoss通過提高難分類別的損失函數來實現,公式如下:
影象如下:
可以看出預測真實類概率越大,則損失函數越小,即實現了之前的想法.
為了能夠平衡正負樣本的重要性,我們可以給各個類別新增一個權重常數 α ,比如想使正樣本初始權重為0.8,負樣本就為0.2.
程式碼實現為:
class FocalLoss(nn.Module): # Wraps focal loss around existing loss_fcn(), i.e. criteria = FocalLoss(nn.BCEWithLogitsLoss(), gamma=1.5) def __init__(self, loss_fcn, gamma=1.5, alpha=0.25): super(FocalLoss, self).__init__() self.loss_fcn = loss_fcn # must be nn.BCEWithLogitsLoss() self.gamma = gamma self.alpha = alpha self.reduction = loss_fcn.reduction self.loss_fcn.reduction = 'none' # required to apply FL to each element def forward(self, pred, true): loss = self.loss_fcn(pred, true) # p_t = torch.exp(-loss) # loss *= self.alpha * (1.000001 - p_t) ** self.gamma # non-zero power for gradient stability # TF implementation https://github.com/tensorflow/addons/blob/v0.7.1/tensorflow_addons/losses/focal_loss.py pred_prob = torch.sigmoid(pred) # prob from logits p_t = true * pred_prob + (1 - true) * (1 - pred_prob) alpha_factor = true * self.alpha + (1 - true) * (1 - self.alpha) modulating_factor = (1.0 - p_t) ** self.gamma loss *= alpha_factor * modulating_factor if self.reduction == 'mean': return loss.mean() elif self.reduction == 'sum': return loss.sum() else: # 'none' return loss
其中成員函數loss_fcn為nn.BCEWithLogitsLoss。
到此這篇關於YOLOV5程式碼詳解之損失函數計算的文章就介紹到這了,更多相關YOLOV5損失函數計算內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com!
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