yolov3_loss

paddle.fluid.layers.yolov3_loss(x, gt_box, gt_label, anchors, anchor_mask, class_num, ignore_thresh, downsample_ratio, gt_score=None, use_label_smooth=True, name=None)[源代码]

该运算通过给定的预测结果和真实框计算yolov3损失。

yolov3 loss前的网络输出形状为[N,C,H,W],H和W应该相同,用来指定网格(grid)大小。每个网格点预测S个边界框(bounding boxes),S由每个尺度中 anchors 簇的个数指定。在第二维(表示通道的维度)中,C的值应为S *(class_num + 5),class_num是源数据集的对象种类数(如coco中为80),另外,除了存储4个边界框位置坐标x,y,w,h,还包括边界框以及每个anchor框的one-hot关键字的置信度得分。

假设有四个表征位置的坐标为 \(t_x, t_y, t_w, t_h\) ,那么边界框的预测将会如下定义:

$$ b_x = \sigma(t_x) + c_x $$ $$ b_y = \sigma(t_y) + c_y $$ $$ b_w = p_w e^{t_w} $$ $$ b_h = p_h e^{t_h} $$

在上面的等式中, \(c_x, c_y\) 是当前网格的左上角, \(p_w, p_h\) 由anchors指定。 置信度得分是anchor框和真实框之间的IoU的逻辑回归值,anchor框的得分最高为1,此时该anchor框对应着最大IoU。 如果anchor框之间的IoU大于忽略阀值ignore_thresh,则该anchor框的置信度评分损失将会被忽略。

因此,yolov3损失包括三个主要部分,框位置损失,目标性损失,分类损失。L1损失用于 框坐标(w,h),同时,sigmoid交叉熵损失用于框坐标(x,y),目标性损失和分类损失。

每个真实框将在所有anchor中找到最匹配的anchor,对该anchor的预测将会计算全部(三种)损失,但是没有匹配GT box(ground truth box真实框)的anchor的预测只会产生目标性损失。

为了权衡大框(box)和小(box)之间的框坐标损失,框坐标损失将与比例权重相乘而得。即:

$$ weight_{box} = 2.0 - t_w * t_h $$

最后的loss值将如下计算:

$$ loss = (loss_{xy} + loss_{wh}) * weight_{box} + loss_{conf} + loss_{class} $$

use_label_smoothTrue 时,在计算分类损失时将平滑分类目标,将正样本的目标平滑到1.0-1.0 / class_num,并将负样本的目标平滑到1.0 / class_num。

GTScore (如果存在)表示真实框的mixup得分,那么真实框所产生的所有损失需要乘上GTScore。

参数:
  • x (Variable) – YOLOv3损失运算的输入张量,这是一个形状为[N,C,H,W]的四维Tensor。H和W应该相同,第二维(C)存储框的位置信息,以及每个anchor box的置信度得分和one-hot分类。数据类型为float32或float64。
  • gt_box (Variable) – 真实框,应该是[N,B,4]的形状。第三维用来承载x、y、w、h,其中 x, y是真实框的中心坐标,w, h是框的宽度和高度,且x、y、w、h将除以输入图片的尺寸,缩放到[0,1]区间内。 N是batch size,B是图像中所含有的的最多的box数目。数据类型为float32或float64。
  • gt_label (Variable) – 真实框的类id,应该形为[N,B]。数据类型为int32。
  • anchors (list|tuple) – 指定anchor框的宽度和高度,它们将逐对进行解析
  • anchor_mask (list|tuple) – 当前YOLOv3损失计算中使用anchor的mask索引
  • class_num (int) – 要预测的类别数
  • ignore_thresh (float) – 一定条件下忽略某框置信度损失的忽略阈值
  • downsample_ratio (int) – 网络输入到YOLOv3 loss输入的下采样率,因此第一,第二和第三个 loss 的下采样率应分别为32,16,8
  • gt_score (Variable) - 真实框的混合得分,形为[N,B]。 默认None。数据类型为float32或float64。
  • use_label_smooth (bool) - 是否使用平滑标签。 默认为True
  • name (str|None) – 具体用法请参见 cn_api_guide_Name ,一般无需设置,默认值为None。

返回: yolov3损失的值,具有形状[N]的1-D张量。

返回类型: 变量(Variable),数据类型与input一致。

抛出异常:
  • TypeError – yolov3_loss的输入x必须是Variable
  • TypeError – 输入yolov3_loss的gtbox必须是Variable
  • TypeError – 输入yolov3_loss的gtlabel必须是None或Variable
  • TypeError – 输入yolov3_loss的gtscore必须是Variable
  • TypeError – 输入yolov3_loss的anchors必须是list或tuple
  • TypeError – 输入yolov3_loss的class_num必须是整数integer类型
  • TypeError – 输入yolov3_loss的ignore_thresh必须是一个浮点数float类型
  • TypeError – 输入yolov3_loss的use_label_smooth必须是bool型

代码示例

import paddle.fluid as fluid
x = fluid.layers.data(name='x', shape=[255, 13, 13], dtype='float32')
gt_box = fluid.layers.data(name='gt_box', shape=[6, 4], dtype='float32')
gt_label = fluid.layers.data(name='gt_label', shape=[6], dtype='int32')
gt_score = fluid.layers.data(name='gt_score', shape=[6], dtype='float32')
anchors = [10, 13, 16, 30, 33, 23, 30, 61, 62, 45, 59, 119, 116, 90, 156, 198, 373, 326]
anchor_mask = [0, 1, 2]
loss = fluid.layers.yolov3_loss(x=x, gt_box=gt_box, gt_label=gt_label,
                                gt_score=gt_score, anchors=anchors,
                                anchor_mask=anchor_mask, class_num=80,
                                ignore_thresh=0.7, downsample_ratio=32)