YOLO V3网络结构解析

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修改于 2020-08-19 14:09:55

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论文翻译：https://zhuanlan.zhihu.com/p/34945787

网络结构解析：

Yolov3中，只有卷积层，通过调节卷积步长控制输出特征图的尺寸。所以对于输入图片尺寸没有特别限制。流程图中，输入图片以256*256作为样例。
Yolov3借鉴了金字塔特征图思想，小尺寸特征图用于检测大尺寸物体，而大尺寸特征图检测小尺寸物体。特征图的输出维度为

，

为输出特征图格点数，一共3个Anchor框，每个框有4维预测框数值

，1维预测框置信度，80维物体类别数。所以第一层特征图的输出维度为

。

Yolov3总共输出3个特征图，第一个特征图下采样32倍，第二个特征图下采样16倍，第三个下采样8倍。输入图像经过Darknet-53（无全连接层），再经过Yoloblock生成的特征图被当作两用，第一用为经过3*3卷积层、1*1卷积之后生成特征图一，第二用为经过1*1卷积层加上采样层，与Darnet-53网络的中间层输出结果进行拼接，产生特征图二。同样的循环之后产生特征图三。
concat操作与加和操作的区别：加和操作来源于ResNet思想，将输入的特征图，与输出特征图对应维度进行相加，即

；而concat操作源于DenseNet网络的设计思路，将特征图按照通道维度直接进行拼接，例如8*8*16的特征图与8*8*16的特征图拼接后生成8*8*32的特征图。

上采样层(upsample)：作用是将小尺寸特征图通过插值等方法，生成大尺寸图像。例如使用最近邻插值算法，将8*8的图像变换为16*16。上采样层不改变特征图的通道数。

Yolo的整个网络，吸取了Resnet、Densenet、FPN的精髓，可以说是融合了目标检测当前业界最有效的全部技巧。

#! /usr/bin/env python
# coding=utf-8
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#   Copyright (C) 2019 * Ltd. All rights reserved.
#
#   Editor      : VIM
#   File name   : backbone.py
#   Author      : YunYang1994
#   Created date: 2019-02-17 11:03:35
#   Description :
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import core.common as common
import tensorflow as tf


def darknet53(input_data, trainable):

    with tf.variable_scope('darknet'):

        input_data = common.convolutional(input_data, filters_shape=(3, 3,  3,  32), trainable=trainable, name='conv0')
        input_data = common.convolutional(input_data, filters_shape=(3, 3, 32,  64),
                                          trainable=trainable, name='conv1', downsample=True)

        for i in range(1):
            input_data = common.residual_block(input_data,  64,  32, 64, trainable=trainable, name='residual%d' %(i+0))

        input_data = common.convolutional(input_data, filters_shape=(3, 3,  64, 128),
                                          trainable=trainable, name='conv4', downsample=True)

        for i in range(2):
            input_data = common.residual_block(input_data, 128,  64, 128, trainable=trainable, name='residual%d' %(i+1))

        input_data = common.convolutional(input_data, filters_shape=(3, 3, 128, 256),
                                          trainable=trainable, name='conv9', downsample=True)

        for i in range(8):
            input_data = common.residual_block(input_data, 256, 128, 256, trainable=trainable, name='residual%d' %(i+3))

        route_1 = input_data
        input_data = common.convolutional(input_data, filters_shape=(3, 3, 256, 512),
                                          trainable=trainable, name='conv26', downsample=True)

        for i in range(8):
            input_data = common.residual_block(input_data, 512, 256, 512, trainable=trainable, name='residual%d' %(i+11))

        route_2 = input_data
        input_data = common.convolutional(input_data, filters_shape=(3, 3, 512, 1024),
                                          trainable=trainable, name='conv43', downsample=True)

        for i in range(4):
            input_data = common.residual_block(input_data, 1024, 512, 1024, trainable=trainable, name='residual%d' %(i+19))

        return route_1, route_2, input_data