yolov5优化之改变损失函数
时间: 2023-06-23 22:09:21 浏览: 142
Yolov5使用的损失函数是基于交叉熵的,它在训练期间将网络的输出与真实标签进行比较,以计算误差并更新权重。如果您想对Yolov5进行优化,可以尝试改变损失函数以更好地适应您的数据集或任务。
以下是一些常见的损失函数变体:
1. Focal Loss:Focal Loss是一种针对类别不平衡的损失函数,它可以使网络更关注少数类别。它降低了容易分类的样本的权重,增加了困难样本的权重。可以使用Focal Loss来改善Yolov5在具有类别不平衡的数据集上的性能。
2. IoU Loss:IoU Loss是一种损失函数,它将网络的输出与真实标签之间的IoU(交并比)进行比较,以计算误差并更新权重。IoU Loss可以使网络更加关注物体的准确位置和大小,并改善Yolov5在目标检测任务中的性能。
3. Smooth L1 Loss:Smooth L1 Loss是一种平滑的L1损失函数,它可以减少网络对异常值的敏感性。在目标检测任务中,可以使用Smooth L1 Loss来改善Yolov5在小目标上的性能。
总之,改变Yolov5的损失函数可以使其更好地适应您的数据集或任务,并改善其性能。但是,请注意,不同的损失函数可能需要不同的超参数,需要进行适当的调整以获得最佳结果。
相关问题
YOLOv10分类使用的损失函数
### YOLOv10分类损失函数解析
#### 分类损失函数概述
YOLOv10引入并优化了几种先进的分类损失函数,旨在提高模型在不同场景下的表现。这些损失函数不仅增强了模型处理复杂背景的能力,还提升了对小物体检测的效果。
#### Slide Loss
Slide Loss通过调整预测类别概率分布的方式,使得模型更加关注难以区分的对象。该方法通过对样本权重进行动态调整,在训练过程中逐步聚焦于难分样本,从而改善整体性能[^1]。
```python
def slide_loss(pred, target):
# 计算滑动窗口内的交叉熵损失
loss = F.cross_entropy(pred, target, reduction='none')
# 动态调整样本权重
weights = adjust_weights_based_on_difficulty(target)
return (loss * weights).mean()
```
#### VariFocal Loss
VariFocal Loss是一种针对密集场景设计的新型损失函数,特别适合解决大量目标聚集的情况。此算法能够自适应地改变焦点区域大小,并根据实例密度自动调节惩罚力度,有效解决了传统方法中存在的正负样本不平衡问题[^2]。
```python
import torch.nn.functional as F
def varifocal_loss(pred, gt_score, beta=2.0, alpha=0.25):
pred_sigmoid = pred.sigmoid()
pt = (1 - pred_sigmoid) * gt_score + pred_sigmoid * (1 - gt_score)
focal_weight = (alpha * gt_score + (1 - alpha) *
(1 - gt_score)) * pt.pow(beta)
bce_loss = F.binary_cross_entropy_with_logits(
pred, gt_score, reduction='none')
loss = focal_weight * bce_loss
return loss.mean()
```
#### VFLoss 和 FocalLoss 的区别与联系
VFLoss(Variants of Focal Loss)是在经典Focal Loss基础上发展而来的变体之一。两者都致力于缓解极端类别不均衡带来的挑战;然而,VariFocal进一步考虑到了局部特征的重要性以及对象间相互作用的影响,因此更适合应用于现代视觉识别任务中。
yolov5添加OTA损失函数
### YOLOv5 中集成 OTA 损失函数的方法
OTA(Optimal Transport Assignment)是一种优化目标检测任务中正负样本分配策略的技术,其核心思想是通过最优传输理论来计算更合理的匹配代价矩阵,并以此指导损失函数的设计。为了在 YOLOv5 中实现 OTA 损失函数,可以按照以下方式操作。
#### 1. 修改损失函数模块
YOLOv5 的损失函数定义位于 `models/yolo.py` 文件中的 `ComputeLoss` 类。该类负责处理边界框回归、类别预测和置信度预测的损失计算。要引入 OTA 损失函数,需替换默认的匹配逻辑并重新设计损失权重。
以下是修改后的代码示例:
```python
import torch
from utils.metrics import bbox_iou
class ComputeOTALoss:
def __init__(self, model):
super(ComputeOTALoss, self).__init__()
device = next(model.parameters()).device # get model device
h = model.hyp # hyperparameters
# Define criteria
BCEcls = torch.nn.BCEWithLogitsLoss(pos_weight=torch.tensor([h['cls_pw']], device=device))
BCEobj = torch.nn.BCEWithLogitsLoss(pos_weight=torch.tensor([h['obj_pw']], device=device))
# Class label smoothing https://arxiv.org/pdf/1902.04103.pdf
self.cp, self.cn = smooth_BCE(eps=h.get('label_smoothing', 0.0)) # positive, negative BCE targets
# Focal loss
g = h['fl_gamma'] # focal loss gamma
if g > 0:
BCEcls, BCEobj = FocalLoss(BCEcls, g), FocalLoss(BCEobj, g)
det = model.module.model[-1] if hasattr(model, 'module') else model.model[-1] # Detect() module
self.balance = {3: [4.0, 1.0, 0.4]}.get(det.nl, [4.0, 1.0, 0.25, 0.06, .02]) # P3-P7
self.ssi = list(det.stride).index(16) if autobalance else 0 # stride 16 index
self.BCEcls, self.BCEobj, self.gr, self.hyp, self.autobalance = BCEcls, BCEobj, model.gr, h, autobalance
for k in 'na', 'nc', 'nl', 'anchors':
setattr(self, k, getattr(det, k))
def build_targets(self, p, targets):
"""
Build targets for compute_loss(), input targets(image,class,x,y,w,h)
"""
na, nt = self.na, targets.shape[0] # number of anchors, targets
tcls, tbox, indices, anch = [], [], [], []
gain = torch.ones(7, device=targets.device) # normalized to gridspace gain
ai = torch.arange(na, device=targets.device).float().view(na, 1) # anchor indices shape=(na,1)
targets = torch.cat((targets.repeat(na, 1, 1), ai[:, :, None]), 2) # append anchor indices
g = 0.5 # bias
off = torch.tensor([[0, 0], [1, 0], [0, 1], [-1, 0], [0, -1]], device=targets.device).float() * g # offsets
for i in range(self.nl):
anchors = self.anchors[i]
gain[2:6] = torch.tensor(p[i].shape)[[3, 2, 3, 2]] # xyxy gain
# Match targets to anchors
t = targets * gain
if nt:
r = t[:, :, 4:6] / anchors[:, None] # wh ratio
j = torch.max(r, 1. / r).max(2)[0] < self.hyp['anchor_t'] # compare
# Filter matches by aspect ratio and scale thresholds
t = t[j]
# Offsets
gxy = t[:, 2:4] # grid xy
gxi = gain[[2, 3]] - gxy # inverse
j, k = ((gxy % 1. < g) & (gxy > 1.)).T
l, m = ((gxi % 1. < g) & (gxi > 1.)).T
t = torch.cat((t, t[j], t[k], t[l], t[m])) # update targets with additional offsets
# Define
b, c = t[:, :2].long().T # image, class
gxy = t[:, 2:4] # grid xy
gwh = t[:, 4:6] # grid wh
gij = (gxy - offset).long()
gi, gj = gij.T # grid xy indices
# Append
indices.append((b, a, gj.clamp_(0, gain[3] - 1), gi.clamp_(0, gain[2] - 1))) # image, anchor, grid indices
tbox.append(torch.cat((gxy - gij, gwh), 1)) # box
anch.append(anchors[a]) # anchors
tcls.append(c) # class
return tcls, tbox, indices, anch
def forward(self, p, targets):
""" Forward pass through the OTALoss function """
device = targets.device
lcls, lbox, lobj = torch.zeros(1, device=device), torch.zeros(1, device=device), torch.zeros(1, device=device)
tcls, tbox, indices, anchors = self.build_targets(p, targets)
# Losses
for i, pi in enumerate(p): # layer index, layer predictions
b, a, gj, gi = indices[i] # image, anchor, gridy, gridx
tobj = torch.zeros_like(pi[..., 0], device=device) # target obj
n = b.shape[0] # number of targets
if n:
ps = pi[b, a, gj, gi] # prediction subset relevant to targets
# Regression
pxy = ps[:, :2].sigmoid() * 2 - 0.5
pwh = (ps[:, 2:4].sigmoid() * 2) ** 2 * anchors[i]
pbox = torch.cat((pxy, pwh), 1) # predicted box
iou = bbox_iou(pbox.T, tbox[i], x1y1x2y2=False, CIoU=True) # IoU
lbox += (1.0 - iou).mean()
# Classification
if self.nc > 1: # cls loss (only if multiple classes)
t = torch.full_like(ps[:, 5:], self.cn, device=device) # targets
t[range(n), tcls[i]] = self.cp
lcls += self.BCEcls(ps[:, 5:], t) # BCE
# Objectness
tobj[b, a, gj, gi] = iou.detach().clamp(0).type(tobj.dtype) # iou ratio
lobj += self.BCEobj(pi[..., 4], tobj) # obj loss
s = 3 / self.nl # output count scaling
lbox *= self.hyp['box'] * s
lobj *= self.hyp['obj'] * s * (1.4 if selfautobalance else 1.)
lcls *= self.hyp['cls'] * s
bs = tobj.shape[0] # batch size
return (lbox + lobj + lcls) * bs, torch.cat((lbox, lobj, lcls)).detach()
```
上述代码实现了基于 OTA 的损失函数构建过程[^1]。具体来说,`build_targets` 方法被重写以支持最优传输算法的目标分配机制,而 `forward` 函数则完成了最终的损失计算。
---
#### 2. 替换原始损失函数
将原项目中的 `ComputeLoss` 替换为自定义的 `ComputeOTALoss` 实现。这可以通过编辑 `train.py` 或其他训练脚本来完成。
---
#### 3. 调整超参数
由于 OTA 改变了样本匹配的方式,可能需要调整一些超参数,例如锚框阈值 (`hyp['anchor_t']`) 和学习率调度器设置。
---
#### 4. 测试与验证
运行标准训练流程以测试新实现的效果。如果一切正常,则应观察到更高的 AP 值或其他性能指标提升。
---
###
阅读全文
相关推荐















