更快更准 | YOLOv3算法超详细解析(包括诞生背景+论文解析+技术原理等)

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前言:Hello大家好,我是小哥谈。YOLOv3是一种基于深度学习的目标检测算法,它可以快速而准确地在图像中检测出多个目标。它是由Joseph Redmon和Ali Farhadi在2018年提出的,是YOLO(You Only Look Once)系列算法的第三个版本。YOLOv3算法使用了Darknet-53网络作为其主干网络,并且采用了多尺度预测和多个尺度的边界框来提高检测效果。🎉本篇文章就详细讲述一下YOLOv3的诞生背景、技术原理等。🌈  

      目录

🚀1.诞生背景

🚀2.论文发表

🚀3.技术原理

💥💥3.1 网络结构

💥💥3.2 训练策略

🚀4.性能评价

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🚀1.诞生背景

YOLOv3是一种基于深度学习的目标检测算法,它可以快速而准确地在图像中检测出多个目标。它是由Joseph Redmon和Ali Farhadi在2018年提出的,是YOLO(You Only Look Once)系列算法的第三个版本。YOLOv3算法使用了Darknet-53网络作为其主干网络,并且采用了多尺度预测和多个尺度的边界框来提高检测效果。🌿

YOLOv3相比于YOLOv2的改进主要包括以下几点:

  1. 使用了更深的Darknet-53网络,提高了特征提取的能力。
  2. 使用了多尺度预测,可以检测不同大小的目标。
  3. 使用了三个不同大小的特征图来进行目标检测,提高了检测的准确率。
  4. 引入了残差块和上采样层,提高了网络的表达能力和检测精度。
  5. 使用了新的损失函数,同时考虑目标的位置和大小,进一步提高了检测的准确率。

作者动机:♨️♨️♨️

1.YOLOv2 小目标检测不大好,没做多尺度。

2.YOLOv2 损失函数有问题。

3.YOLOv2 anchorbox 应该每个ground truth只匹配一个先验框。


🚀2.论文发表

YOLOv3是一篇由Joseph Redmon撰写的论文,该论文提出了一种基于深度学习的目标检测算法,可以在保持高精度的同时提高检测速度。YOLOv3相比于之前的版本,采用了一些新的技术,如多尺度预测残差网络特征金字塔网络等,从而在检测速度和准确率方面都有了显著的提升。该论文于2018年4月发布于CVPR会议上。

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说明:♨️♨️♨️

论文题目:《YOLOv3: An Incremental Improvement》

论文地址:  https://pjreddie.com/media/files/papers/YOLOv3.pdf

说明:♨️♨️♨️

关于YOLOv3论文的详细解析,请参考文章: 

更快更准 | YOLOv3论文介绍及翻译(纯中文版)


🚀3.技术原理

💥💥3.1 网络结构

相比于YOLOv2的骨干网络,YOLOv3进行了较大的改进。借助残差网络的思想,YOLOv3将原来的darknet-19改进为darknet-53。论文中给出的整体结构如下:

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Darknet-53主要由1×13×3的卷积层组成,每个卷积层之后包含一个批量归一化层一个Leaky ReLU,加入这两个部分的目的是为了防止过拟合。卷积层、批量归一化层以及Leaky ReLU共同组成Darknet-53中的基本卷积单元DBL。因为在Darknet-53中共包含53个这样的DBL,所以称其为Darknet-53

为了更加清晰地了解Darknet-53的网络结构,可以看下面这张图:

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 为了更好的理解此图,下面我将主要单元进行说明:

  • DBL: 一个卷积层、一个批量归一化层和一个Leaky ReLU组成的基本卷积单元。
  • res unit:输入通过两个DBL后,再与原输入进行add;这是一种常规的残差单元。残差单元的目的是为了让网络可以提取到更深层的特征,同时避免出现梯度消失或爆炸。
  • resn:其中的n表示n个res unit;所以 resn = Zero Padding + DBL + n × res unit 。
  • concat:将Darknet-53的中间层和后面的某一层的上采样进行张量拼接,达到多尺度特征融合的目的。这与残差层的add操作是不一样的,拼接会扩充张量的维度,而add直接相加不会导致张量维度的改变。
  • Y1、Y2、Y3:分别表示YOLOv3三种尺度的输出。

与Darknet-19对比可知,Darknet-53主要做了如下改进:

  • 没有采用最大池化层,转而采用步长为2的卷积层进行下采样。
  • 为了防止过拟合,在每个卷积层之后加入了一个BN层和一个Leaky ReLU。
  • 引入了残差网络的思想,目的是为了让网络可以提取到更深层的特征,同时避免出现梯度消失或爆炸。
  • 将网络的中间层和后面某一层的上采样进行张量拼接,达到多尺度特征融合的目的。

💥💥3.2 训练策略

YOLOv3是一种目标检测算法,它的训练策略通常包括以下几个步骤:

  1. 数据集准备:首先,需要收集并标注用于训练的图像数据集,确保数据集中包含所需目标的多个实例。然后,将标注信息转换为适合YOLOv3的格式,例如Darknet格式。

  2. 模型初始化:使用预训练的Darknet53模型作为初始模型,可以从Darknet官方网站下载预训练权重。这个模型是在大规模图像分类数据集上进行训练的,可以作为YOLOv3的基础模型。

  3. 进行训练:使用标注好的数据集对模型进行训练。训练过程通常分为两个阶段:先冻结部分网络层进行预热训练,然后解冻所有层进行完整训练。在预热训练阶段,可以设置较小的学习率,使得模型可以从预训练权重中继续学习。在完整训练阶段,可以选择较大的学习率来进一步微调模型。

  4. 调整超参数:YOLOv3有一些重要的超参数需要调整,例如学习率、批大小、迭代次数等。这些超参数的选择对模型的性能有很大影响,需要进行实验调整以获得最佳结果。

  5. 目标检测评估:在训练过程中,可以使用验证集对模型进行评估,计算模型在目标检测任务上的精度、召回率等指标。根据评估结果,可以进一步调整训练策略或者模型结构。


🚀4.性能评价

🍀优点:

  • 高速度:YOLOv3相比其他目标检测算法,具有更快的检测速度。它使用了基于全卷积网络的设计,能够实现实时目标检测。
  • 高精度:YOLOv3在保持较快速度的同时,也能够提供较高的检测精度。它使用了多尺度特征融合和多层次预测等策略,提高了检测的准确性。
  • 多类别支持:YOLOv3能够同时检测多个类别的目标,并且支持大量的目标类别。它使用了全局目标信息和多个尺度的特征图进行检测,使得模型对于各种目标具有较好的适应性。

🍀缺点:

  • 相对于一些两步目标检测算法,如Faster R-CNN,YOLOv3在小目标检测上表现相对较差。它在检测小目标时容易出现精度下降的情况。
  • 相对于一些单阶段目标检测算法,如SSD,YOLOv3在定位精度上可能不如其准确。它使用了较粗粒度的划分来进行检测,可能导致目标边界定位不够准确。
  • YOLOv3的网络结构比较复杂,参数量较大,需要较高的计算资源和显存。这使得在一些资源受限的设备上难以实时应用。

yolov3算法,YOLO算法:基础+进阶+改进,YOLO,目标检测,人工智能,机器学习,深度学习,yolov3文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-808249.html

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