yolo系列结构

原文链接：https://blog.csdn.net/nan355655600/article/details/106246625

YOLO v3

 

 

Yolov3是2018年发明提出的，这成为了目标检测one-stage中非常经典的算法，包含Darknet-53网络结构、anchor锚框、FPN等非常优秀的结构。

上图三个蓝色方框内表示Yolov3的三个基本组件：
（1）CBL：Yolov3网络结构中的最小组件，由Conv+Bn+Leaky_relu激活函数三者组成。
（2）Res unit：借鉴Resnet网络中的残差结构，让网络可以构建的更深。
（3）ResX：由一个CBL和X个残差组件构成，是Yolov3中的大组件。每个Res模块前面的CBL都起到下采样的作用，因此经过5次Res模块后，得到的特征图是608->304->152->76->38->19大小。

其他基础操作：
（1）Concat：张量拼接，会扩充两个张量的维度，例如26×26×256和26×26×512两个张量拼接，结果是26×26×768。Concat和cfg文件中的route功能一样。
（2）Add：张量相加，张量直接相加，不会扩充维度，例如104×104×128和104×104×128相加，结果还是104×104×128。add和cfg文件中的shortcut功能一样。

Backbone中卷积层的数量：
每个ResX中包含1+2×X个卷积层，因此整个主干网络Backbone中一共包含1+（1+2×1）+（1+2×2）+（1+2×8）+（1+2×8）+（1+2×4）=52，再加上一个FC全连接层，即可以组成一个Darknet53分类网络。不过在目标检测Yolov3中，去掉FC层，不过为了方便称呼，仍然把Yolov3的主干网络叫做Darknet53结构

YOLO v4

先整理下Yolov4的五个基本组件：
1. CBM：Yolov4网络结构中的最小组件，由Conv+Bn+Mish激活函数三者组成。
2. CBL：由Conv+Bn+Leaky_relu激活函数三者组成。
3. Res unit：借鉴Resnet网络中的残差结构，让网络可以构建的更深。
4. CSPX：借鉴CSPNet网络结构，由卷积层和X个Res unint模块Concat组成。
5. SPP：采用1×1，5×5，9×9，13×13的最大池化的方式，进行多尺度融合。

其他基础操作：
1. Concat：张量拼接，维度会扩充，和Yolov3中的解释一样，对应于cfg文件中的route操作。
2. Add：张量相加，不会扩充维度，对应于cfg文件中的shortcut操作。

Backbone中卷积层的数量：
和Yolov3一样，再来数一下Backbone里面的卷积层数量。
每个CSPX中包含5+2×X个卷积层，因此整个主干网络Backbone中一共包含1+（5+2×1）+（5+2×2）+（5+2×8）+（5+2×8）+（5+2×4）=72。
这里大白有些疑惑，按照Yolov3设计的传统，72个卷积层，加上最后的一个全连接层，主干网络的名字不应该叫CSPDarknet73吗？？？？

大白主要从以上4个部分对YoloV4的创新之处进行讲解，让大家一目了然。

（1）输入端：这里指的创新主要是训练时对输入端的改进，主要包括Mosaic数据增强、cmBN、SAT自对抗训练。 

         Mosaic数据增强主要有几个优点：
                a. 丰富数据集：随机使用4张图片，随机缩放，再随机分布进行拼接，大大丰富了检测数据集，特别是随机缩放增加了很多小目标，让网络的鲁棒性更好。
                b. 减少GPU：可能会有人说，随机缩放，普通的数据增强也可以做，但作者考虑到很多人可能只有一个GPU。
                因此Mosaic增强训练时，可以直接计算4张图片的数据，使得Mini-batch大小并不需要很大，一个GPU就可以达到比较好的效果。

（2）BackBone主干网络：将各种新的方式结合起来，包括：CSPDarknet53、Mish激活函数、Dropblock

        
（3）Neck：目标检测网络在BackBone和最后的输出层之间往往会插入一些层，比如Yolov4中的SPP模块、FPN+PAN结构
（4）Prediction：输出层的锚框机制和Yolov3相同，主要改进的是训练时的损失函数CIOU_Loss，使得预测框回归的速度和精度更高一些，以及预测框筛选的nms变为DIOU_nms。

   性能对比：