YOLOv2论文笔记

        前些天把yolov1论文学习完（yolov1论文笔记_crlearning的博客-CSDN博客），今天分享一下yolov2的论文（YOLO9000：Better，Faster，Stronger），主要是对yolov1的缺点进行改进，并提出一些训练小trick。

        论文地址：https://pan.baidu.com/s/1_30O3DD8gDzQocp9UndxwQ 提取码: 6666 

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目录

1、摘要

2、Better

2.1Batch Normalization

2.2High Resolution Classifier

2.3Convolutional With Anchor Boxes

2.4Dimension Clusters

2.5 Direct location prediction

2.6Fine-Grained Features

2.7Multi-Scale Training

3、Faster

4、Stronger

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1、摘要

        这篇论文提出两个新颖的算法，一个是yolov2，一个是yolo9000，作者指出这些算法在COCO数据集上的效果比yolov1以及fast r-cnn都要好。由于目标检测的数据集比图像分类的数据集少，并且价格贵，作者想是通过ImageNet和COCO数据集联合训练得到的yolo9000，通过名字看出，它可以预测9000个分类，其中我主要学习yolov2，下面是论文中主要从更好、更快、更健壮三个维度描述yolov2的提升。

2、Better

        yolov1中存在这较大的定位误差，recall值也比较低，因此需要提在提高recall和localization的同时还需要保持classification的精度。但是网络又不能太大，否则算法就会慢，yolov2汇聚了很多新的概念来提高yolo性能。

2.1Batch Normalization

        采用批量归一化大大提高模型的收敛性，能够帮助模型更好的规范化，也可以在不过度拟合的情况下去除dropout，并且使用batch normalization能够使得模型的map值提升2%。对于bn的理解，我认为就是将我们的数据规范在同一个范围之内，大大减少了不同数据之间的误差。

2.2High Resolution Classifier

        更好分辨率分类器，就是将输入的图片变大，yolov1的主干网络输入图片是224 x 224进行预训练，然后在提高到448 x 448进行检测训练，而yolov2将输入图片提升为448 x 448，在Imagenet预训练模型上更改输入图片分辨率，然后在训练10个epoch，使用这个方法提升了4%的map值。

2.3Convolutional With Anchor Boxes

        在yolov1中使用全连接层来预测box的坐标，并不像Faster R-CNN中RPN生成预选框，RPN只需预测偏移量，而不是整个坐标，这样简化了网络学习。yolov2模型有几点改进：

        1、移除最后一层的全连接层，并使用anchor boxes来预测

        2、移除一层pooling层，为了使得有不错分辨率

        3、将输入448 x 448改为416 x 416，论文中提到因为416除32等于奇数，就会有单个单元格对应，怎么去理解这个概念，首先，在我们的网络中存在5个pooling层，那么就相当于缩小32倍，那么在最后的特征图上就是13 x 13，每一个单元格对应原图32 x 32的大小，也就是感受野。如果最后的输出不是奇数，有一个大物体在图像中心，那么就没有中心单元格，中心只能是4个单元格去对应，就导致浪费。（个人理解）

yolov1只有7 x 7 x 2个box，而yolov2有13 x 13 x 9个box，在结果对比起来，yolov2的准确率只降低0.4map，但recall上升了7%，可见有效。

2.4Dimension Clusters

        维度聚类，使用anchor boxes有两个问题，首先box的大小是手工挑选，network在进行调整。但是如果可以选择更好的预选框是不是可以让模型更容易学习。作者使用k-means聚类来选择预选框，其中距离并不是使用欧式距离，这容易导致大盒子更大的误差，而是用IOU值来作为距离：

                            

 左边曲线图这是聚类的结果，选择k = 5能够得到一个Aug IOU相对较大，并且boxes的个数不多，再往上得到的效果并不是那么好，右边图中是5个box，蓝色为COCO数据集上的，白色为VOC数据集上。

 可以看出使用k-means选择boxes比手工选择有更好提升。

2.5 Direct location prediction

        直接位置预测，yolo使用anchor的第二个问题就是在模型刚开始迭代时，模型不稳定，原因是预测box的(x,y)位置。论文中给出的计算方式为：

 但是从Faster R-CNN论文中的计算方式中

 所以论文中应该是写错了符号，这些计算方式对x，y没有任何的限制，收敛速度可能相对较慢，作者使用的是相对每个单元格做偏移，使得x和y的偏移量在0到1之间，计算公式如下：

使用聚类和位置限制的方式比单纯使用anchor提高了5%的map值。

2.6Fine-Grained Features

        细粒度特性，它的功能和resnet的原理类似，就是添加一个直通层，将26 x 26的分辨率和   13 x 13的层相加，在26 x 26那一层做个卷积操作，拉长通道数，这样做主要是为了让小信息不丢失，并且有1%的提升

2.7Multi-Scale Training

        多尺度训练，为了使得yolov2有更好的鲁棒性，能够在不同的图片大小下进行，每10epoch就改变输入图像尺寸，大小是32的倍数，最大为608，最小为320。这使得yolov2可以对不同的分辨率进行检测。低分辨率速度快，精度低，高分辨速度稍微慢，精度高

3、Faster

        Darknet-19，yolov2并没有使用vgg-16，虽然精确，但是处理一张224 x 224图片需要306.9亿次浮点运算，在yolov1中是基于Googlenet的架构，只用了85.2亿计算，精度略低于vgg-16。在yolov2中使用Darknet-19，只需要55.8亿次计算，精度也很高。

 分类训练，对训练的图片进行随机裁剪、旋转等数据处理操作，其中对学习率进行处理

4、Stronger

        这一块主要是讲解了Imagenet和COCO数据集的分类检测联合训练方式，实现YOLO9000这个模型，由于里面的一些类别存在冲突，使用的是一种WordNet的方式建立WordTree，使得每个类别都分离开

         这一块了解得没有很懂，大概就知道这么多，大家有兴趣可以看看原论文，过几天更新YOLOv3，v1,v2我就是打算了解作者的整个思路流程，所以代码也没有看，v3代码打算自己实现一下，谢谢各位大佬观看。