YOLO系列之YOLO-Lite：实时运行在CPU上的目标检测算法

实时目标检测一直是yolo系列的追求之一，从yolo v1开始，作者就在论文中强调real-time。在后期的v2和v3的发展过程中，慢慢在P&R(尤其是recall rate)上下不少功夫。同时，计算量的增大也牺牲了yolo的实时性。

tiny-yolo是轻量级的yolo，在不那么要求mAP的场景下，tiny-yolo可以作为v2甚至v3的代替结构。事实上，对于无GPU的设备来讲，tiny-yolo依然很难达到实时。

北卡的研究者针对无GPU的情况下，研究了一种实时性的yolo改进版本——yolo-lite。实验证明，yolo-lite速度比tiny-yolo v2快8.8倍。

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github地址：https://github.com/reu2018DL/YOLO-LITE

论文地址：https://uncw.edu/math/REU/jonathan_pedoeem-reduced.pdf

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作者想研究一种non-GPU的实时检测算法，所以需要选择一种基准算法，在基准算法上进行实时性优化。毫无疑问，选择本来就在速度上占据很大优势的one-stage检测算法yolo是理所应当的。这就是所谓的，站在巨人的肩膀上。

以yolo为起点，所以这个算法的名字叫yolo-lite。其研发团队与最开始的yolo团队并无什么联系。

yolo lite网络结构

整个结构就像简化版的yolo v2，用一个通体的CNN来做目标检测。其实没啥好重点研究的，还是采用主流的leaky relu作为主要的激活函数，保留了v2的最大池化来调整张量尺寸，而不是用的v3那种通过卷积步长来调整尺寸。是一个中规中矩的卷积神经网络。

有以下几点改进：

 1. 把416x416的输入尺寸替换成224x224的输入尺寸；输入尺寸更小意味着需要的FLOP量也越小；

2. 更少的层数以及更浅的网络；删繁就简，大大减少weights数量；

3. 去除BN层。yolo-tiny都是保留有BN层的，而yolo-lite却完全去除了BN层。BN层能够在训练时加快收敛，同时，能够提高训练效果。读过yolo v2论文的童鞋可以发现，BN层的加入直接使得yolo v2的mAP上升了5%。BN一度被认为是神器，Joseph团队自从v2使用了BN之后，就再也没抛弃BN了。而yolo-lite的研究者发现，BN层并不能很大幅度的提升算法性能，尤其是在模型网络层数很浅的情况下。但是BN层却会增加很多计算开销，于是yolo lite的作者直接去掉了BN层。

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实验结果

mAP是被吊打了，但帧率却大大提高。

作者表示，还可以做以下改进：

1. 可以加入shuffle-net中的depth-wise卷积；

2. 可以使用Image-net的预训练模型；

3. 可以用减枝算法进一步压缩模型；

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总结

yolo-lite带来的启示是“删繁就简”，如果不是为了刷榜(COCO)，而是在实际项目中，这种“就简”的思维用处很大。首先，COCO数据集是检测80分类，然而我们实际项目中往往用不到这么多类别的检测。直接用人家在COCO数据集上训练出来的模型，其实有很多冗余。对于简单的项目，丢简单的模型，反而不容易造成过拟合。

BN层可能对小模型的帮助并没有那么大，如果在小任务如单目标检测上，可以考虑去掉BN层。