yolo_v3改focal loss

retinanet中的损失函数定义如下:

def _focal(y_true, y_pred):

        """ Compute the focal loss given the target tensor and the predicted tensor.

        As defined in https://arxiv.org/abs/1708.02002

        Args

            y_true: Tensor of target data from the generator with shape (B, N, num_classes).

            y_pred: Tensor of predicted data from the network with shape (B, N, num_classes).

        Returns

            The focal loss of y_pred w.r.t. y_true.

        """

        labels        = y_true[:, :, :-1]##这行的意思是:The slices [1:] and [:-1] mean all but the first and

### all but the last elements of the array。更多,请看下面第三行的解释.

        anchor_state  = y_true[:, :, -1]  # -1 for ignore, 0 for background, 1 for object

        classification = y_pred

#### 解释:

        ####请看anchors.py中的函数anchor_targets_bbox,就知道

#### Returns

        #### labels_batch: batch that contains labels & anchor states (np.array of shape (batch_size, N, num_classes + 1),

        ####      where N is the number of anchors for an image and the last column defines the anchor state (-1 for ignore, 0 for bg, 1 for fg).

        #### regression_batch: batch that contains bounding-box regression targets for an image & anchor states (np.array of shape (batch_size, N, 4 + 1),

        ####      where N is the number of anchors for an image, the first 4 columns define regression targets for (x1, y1, x2, y2) and the

        ####      last column defines anchor states (-1 for ignore, 0 for bg, 1 for fg).

        #### annotations_batch: annotations per anchor (np.array of shape (batch_size, N, annotations.shape[1]), where N is the number of anchors for an image)


## y_true就是labels_batch

        # filter out "ignore" anchors

        indices        = backend.where(keras.backend.not_equal(anchor_state, -1))

        labels        = backend.gather_nd(labels, indices)

        classification = backend.gather_nd(classification, indices)

        # compute the focal loss

        alpha_factor = keras.backend.ones_like(labels) * alpha

        alpha_factor = backend.where(keras.backend.equal(labels, 1), alpha_factor, 1 - alpha_factor)

        focal_weight = backend.where(keras.backend.equal(labels, 1), 1 - classification, classification)

        focal_weight = alpha_factor * focal_weight ** gamma

        cls_loss = focal_weight * keras.backend.binary_crossentropy(labels, classification)

        # compute the normalizer: the number of positive anchors

        normalizer = backend.where(keras.backend.equal(anchor_state, 1))

        normalizer = keras.backend.cast(keras.backend.shape(normalizer)[0], keras.backend.floatx())

        normalizer = keras.backend.maximum(1.0, normalizer)

        return keras.backend.sum(cls_loss) / normalizer

    return _focal

--------------------------------------------------------

def smooth_l1(sigma=3.0):

    """ Create a smooth L1 loss functor.

    Args

        sigma: This argument defines the point where the loss changes from L2 to L1.

    Returns

        A functor for computing the smooth L1 loss given target data and predicted data.

    """

    sigma_squared = sigma ** 2

    def _smooth_l1(y_true, y_pred):

        """ Compute the smooth L1 loss of y_pred w.r.t. y_true.

        Args

            y_true: Tensor from the generator of shape (B, N, 5). The last value for each box is the state of the anchor (ignore, negative, positive).

            y_pred: Tensor from the network of shape (B, N, 4).

        Returns

            The smooth L1 loss of y_pred w.r.t. y_true.

        """

        # separate target and state

        regression        = y_pred

        regression_target = y_true[:, :, :4]

        anchor_state      = y_true[:, :, 4]

        # filter out "ignore" anchors

        indices          = backend.where(keras.backend.equal(anchor_state, 1))

        regression        = backend.gather_nd(regression, indices)

        regression_target = backend.gather_nd(regression_target, indices)

        # compute smooth L1 loss

        # f(x) = 0.5 * (sigma * x)^2          if |x| < 1 / sigma / sigma

        #        |x| - 0.5 / sigma / sigma    otherwise

        regression_diff = regression - regression_target

        regression_diff = keras.backend.abs(regression_diff)

        regression_loss = backend.where(

            keras.backend.less(regression_diff, 1.0 / sigma_squared),

            0.5 * sigma_squared * keras.backend.pow(regression_diff, 2),

            regression_diff - 0.5 / sigma_squared

        )

        # compute the normalizer: the number of positive anchors

        normalizer = keras.backend.maximum(1, keras.backend.shape(indices)[0])

        normalizer = keras.backend.cast(normalizer, dtype=keras.backend.floatx())

        return keras.backend.sum(regression_loss) / normalizer

    return _smooth_l1

在yolo_v3中,修改这句:

confidence_loss = object_mask * K.binary_crossentropy(object_mask, raw_pred[...,4:5], from_logits=True)+ \

            (1-object_mask) * K.binary_crossentropy(object_mask, raw_pred[...,4:5], from_logits=True) * ignore_mask

改为:

alpha=0.25

gamma=2

alpha_factor = keras.backend.ones_like(object_mask) * alpha

alpha_factor =tf.where(keras.backend.equal(object_mask, 1), alpha_factor, 1 - alpha_factor)

focal_weight = tf.where(keras.backend.equal(object_mask, 1), 1 - raw_pred[...,4:5], raw_pred[...,4:5])

focal_weight = alpha_factor * focal_weight ** gamma

confidence_loss = focal_weight * keras.backend.binary_crossentropy(object_mask, raw_pred[...,4:5],from_logits=True)


ignore_mask呢??????

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