一种用于目标检测的边界框回归损失计算方法

本发明涉及边界框回归领域，具体的说，涉及了一种用于目标检测的边界框回归损失计算方法。

背景技术：

1、近年来，目标检测作为计算机视觉中的一个重要方向，因其在现实生活中有巨大的应用价值让其得到了快速发展。在工业应用中使用到目标检测算法的地方主要是安防监控、自动驾驶、工业质检、医疗诊断、机器人等。然而基于实时目标检测的算法主要为一阶段目标检测算法即将图片输入到分类网络后直接对图片中的内容进行分类并预测类别的锚框位置，这比使用先验框的多阶段目标检测算法更简单、更快、更符合现实工业的需求。常用的一阶目标检测算法主要包括yolov5、yolov6、yolov7、yolox等。

2、衡量目标检测结果的度量通常使用损失来表示，而目标检测常用的损失计算包括：边界框回归损失、分类损失、目标损失等。以yolov5为例，边界框回归损失主要是指在同一图片上预测出来的锚框的位置和真实图片的锚框的位置之间的差值；分类损失主要是指在同一图片上对预测出来的不同位置的锚框中的类别和在真实图片上在同一对应位置上真实的锚框中的类别的差值；目标损失是指真实锚框中是否存在物体与预测出来的锚框是否存在物体的差值；从中可以看出，边界框回归损失是作为优化目标检测的一个重要手段，在目标检测中显得尤为重要。而现有的回归损失方法：iou存在着梯度为零不能反向传播的问题；giou存在着锚框相互包含时收敛缓慢的问题；diou存在着锚框中心点重合后收敛缓慢的问题；ciou存在着锚框中心点重合且宽高比相等时收敛缓慢的问题。

3、为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种用于目标检测的边界框回归损失计算方法。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于目标检测的边界框回归损失计算方法，包括以下步骤：

3、获取预测锚框和真实锚框的宽度、长度以及交并比；

4、基于预测锚框和真实锚框的宽度、长度计算长宽比的相似度；

5、基于改进的边界框回归损失函数范式，获得边界框回归损失函数；

6、基于边界框回归损失函数计算边界框回归损失；

7、其中，所述边界框回归损失函数范式为：

8、

9、式中，iou为交并比，c为最小包围锚框，a为预测锚框，b为真实锚框，；为边界框回归损失，v为长宽比的相似度。

10、在具体实施时，基于预测锚框和真实锚框的宽度、长度以及公式(2)获取长宽比的相似度；

11、

12、式中，wgt为真实锚框宽度，w为预测锚框宽度，hgt为真实锚框宽度，h为预测锚框宽度。

13、本发明还提供一种用于目标检测的边界框回归损失计算装置，包括：

14、基础信息采集模块，用于获取预测锚框和真实锚框的宽度、长度以及交并比；

15、参数模块，用于基于预测锚框和真实锚框的宽度、长度计算长宽比的相似度；

16、确定模块，用于基于改进的边界框回归损失函数范式，获得边界框回归损失函数；

17、其中，所述边界框回归损失函数范式为：

18、

19、式中，iou为交并比，c为最小包围锚框，a为预测锚框，b为真实锚框，；为边界框回归损失，v为长宽比的相似度；

20、应用模块，用于基于边界框回归损失函数计算边界框回归损失。

21、在具体实施时，所述参数模块，基于预测锚框和真实锚框的宽度、长度以及公式(2)获取长宽比的相似度；

22、

23、其中，wgt为真实锚框宽度，w为预测锚框宽度，hgt为真实锚框宽度，h为预测锚框宽度。

24、本发明第三方面提供一种yolov5目标检测算法，包括前述的用于目标检测的边界框回归损失计算方法。

25、本发明第四方面提供一种yolov6目标检测算法，包括前述的用于目标检测的边界框回归损失计算方法。

26、本发明相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本发明改进了回归损失函数，改进后的边界框回归损失函数包括锚框相交部分面积比、偏离部分面积比和锚框的宽、高比，能更精确的判定锚框位置；同时在预测锚框和真实锚框不完全包围时损失更大，收敛更快，准确率更高。

技术特征：

1.一种用于目标检测的边界框回归损失计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于目标检测的边界框回归损失计算方法，其特征在于，基于预测锚框和真实锚框的宽度、长度以及公式(2)获取长宽比的相似度；

3.一种用于目标检测的边界框回归损失计算装置，其特征在于，包括

4.根据权利要求3所述的用于目标检测的边界框回归损失计算装置，其特征在于，基于预测锚框和真实锚框的宽度、长度以及公式(2)获取长宽比的相似度；

5.一种yolov5目标检测算法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的用于目标检测的边界框回归损失计算方法。

6.一种yolov6目标检测算法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的用于目标检测的边界框回归损失计算方法。

技术总结
本发明提供一种用于目标检测的边界框回归损失计算方法，包括以下步骤：获取预测锚框和真实锚框的宽度、长度以及交并比；基于预测锚框和真实锚框的宽度、长度计算长宽比的相似度；基于改进的边界框回归损失函数范式，获得边界框回归损失函数；基于边界框回归损失函数计算边界框回归损失。由于改进后的边界框回归损失函数包括锚框相交部分面积比、偏离部分面积比和锚框的宽、高比，能更精确的判定锚框位置；同时在预测锚框和真实锚框不完全包围时损失更大，收敛更快，准确率更高。

技术研发人员：金纪委
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15