YOLOv2：全面升级的YOLO

YOLOv2多方面地对YOLO进行了优化，将算法的速度和精度都提高到了一个新的高度

YOLOv2沿用了YOLO的结构，并做了大量的优化

YOLO回顾

更精准 [Better]

YOLO相比于Fast R-CNN来说存在大量的定位误差，且召回率较低，因此优化主要是为了解决这两个问题

YOLOv2用BN层代替了dropout，置于每个卷积层之后，有助于解决bp中梯度弥散和梯度爆炸的情况，mAP提升2%以上

先在ImageNet上以 $448 \times 448$ 分辨率进行10个epoch的微调，然后根据检测结果对网络微调，这本质上是一种迁移学习，这种方法提升了将近4%的mAP

YOLOv2移除了YOLO中的FC层，采用锚框来预测bbox，同时，将网络的输入从 $448 \times 448$ 缩小到416，这样特征图有奇数个位置，只有一个中心单元 (因为大型物体往往在图像中心)，32倍下采样之后得到 $13 \times 13$ 的特征图

同时，解耦类的预测和空间位置，区别于YOLO中为每个格子预测类别，YOLOv2为每个锚框预测类和对象

引入锚框后mAP从69.5下降到69.2，但是Recall从81%上升至88%

若手工设计锚框的尺寸 (Faster R-CNN)，就需要通过网络学习来对其进行调整，如果给定的先验框更好，网络就更容易学习到好的检测方法

基于这个想法，YOLOv2采用k-means聚类的方法来替代手工设计锚框，锚框的中心即网格的中心，采用欧式距离的话，较大的box会比较小的box产生更多的误差，因此采用如下式子表示距离

$d (b o x, c e n t r o i d) = 1 - I o U (b o x, c e n t r o i d)$

对速度和召回率之间做了一个权衡之后，确定k=5

在Faster RCNN中，偏移修正公式如下所示

$x = t_{x} * w_{a} - x_{a}$

$y = t_{y} * h_{a} - y_{a}$

$x_{a}$ 和 $y_{a}$ 是锚框的中心点坐标， $w$ 和 $h$ 是锚框的宽和高，t则是需要学习的参数，由于 $t_{x}$ 和 $t_{y}$ 是没有被约束的，所以预测框的中心会乱飘，所以训练的早期非常不稳定

因此yolov2采用了下列预测公式

$c$ 表示中心点所处区域左上角格子的中心点坐标， $p$ 代表锚框的信息， $σ$ 代表预测框中心点和左上角坐标的距离，通过 $c$ 和 $σ$ 得到预测框中心点坐标

YOLOv2通过采用passthrough层来实现细粒度检测，这个东西和resnet中的shortcut类似，思想都是将高层的语义和低层的位置信息结合，无非是结合方式不同

passthrough采取的方式是把低层特征图一拆四 (如上图)，然后和高层特征图直接叠加作为特征图

YOLOv2不再使用VGGnet而是提出了Darknet-19 (19conv+5maxpooling)

Darknet-19的精度和VGG-16五五开，但是浮点运算量减少到约 $\frac{1}{5}$

作者还构建了WordTree，一通操作之后可以识别9000种物体(YOLO9000)，详见论文 ((扣树无关，我不看))

论文原文