YOLOV4：You Only Look Once目标检测模型在Keras当中的实现

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2021年2月7日更新：
加入letterbox_image的选项，关闭letterbox_image后网络的map得到大幅度提升。

目录

1. 性能情况 Performance
2. 实现的内容 Achievement
3. 所需环境 Environment
4. 注意事项 Attention
5. 小技巧的设置 TricksSet
6. 文件下载 Download
7. 预测步骤 How2predict
8. 训练步骤 How2train
9. 评估步骤 How2eval
10. 参考资料 Reference

性能情况

训练数据集	权值文件名称	测试数据集	输入图片大小	mAP 0.5:0.95	mAP 0.5
VOC07+12+COCO	yolo4_voc_weights.h5	VOC-Test07	416x416	-	88.9
COCO-Train2017	yolo4_weight.h5	COCO-Val2017	416x416	46.4	70.5

实现的内容

• 主干特征提取网络：DarkNet53 => CSPDarkNet53
• 特征金字塔：SPP，PAN
• 训练用到的小技巧：Mosaic数据增强、Label Smoothing平滑、CIOU、学习率余弦退火衰减
• 激活函数：使用Mish激活函数
• ……balabla

所需环境

tensorflow-gpu==1.13.1
keras==2.1.5

注意事项

代码中的yolo4_weights.h5是基于608x608的图片训练的，但是由于显存原因。我将代码中的图片大小修改成了416x416。有需要的可以修改回来。 代码中的默认anchors是基于608x608的图片的。
注意不要使用中文标签，文件夹中不要有空格！
在训练前需要务必在model_data下新建一个txt文档，文档中输入需要分的类，在train.py中将classes_path指向该文件。

小技巧的设置

在train.py文件下：
1、mosaic参数可用于控制是否实现Mosaic数据增强。
2、Cosine_scheduler可用于控制是否使用学习率余弦退火衰减。
3、label_smoothing可用于控制是否Label Smoothing平滑。

文件下载

训练所需的yolo4_weights.h5可在百度网盘中下载。
链接: https://pan.baidu.com/s/1R4LlPqVBdusVa9Mx_BXSTg 提取码: k8v5
yolo4_weights.h5是coco数据集的权重。
yolo4_voc_weights.h5是voc数据集的权重。

VOC数据集下载地址如下：
VOC2007+2012训练集
链接: https://pan.baidu.com/s/16pemiBGd-P9q2j7dZKGDFA 提取码: eiw9

VOC2007测试集
链接: https://pan.baidu.com/s/1BnMiFwlNwIWG9gsd4jHLig 提取码: dsda

预测步骤

a、使用预训练权重

1. 下载完库后解压，在百度网盘下载yolo4_weights.h5或者yolo4_voc_weights.h5，放入model_data，运行predict.py，输入

img/street.jpg

2. 在predict.py里面进行设置可以进行fps测试和video视频检测。

b、使用自己训练的权重

1. 按照训练步骤训练。
2. 在yolo.py文件里面，在如下部分修改model_path和classes_path使其对应训练好的文件；model_path对应logs文件夹下面的权值文件，classes_path是model_path对应分的类。

_defaults = {
    "model_path": 'model_data/yolo4_weight.h5',
    "anchors_path": 'model_data/yolo_anchors.txt',
    "classes_path": 'model_data/coco_classes.txt',
    "score" : 0.5,
    "iou" : 0.3,
    # 显存比较小可以使用416x416
    # 显存比较大可以使用608x608
    "model_image_size" : (416, 416)
}

3. 运行predict.py，输入

img/street.jpg

4. 在predict.py里面进行设置可以进行fps测试和video视频检测。

训练步骤

1. 本文使用VOC格式进行训练。
2. 训练前将标签文件放在VOCdevkit文件夹下的VOC2007文件夹下的Annotation中。
3. 训练前将图片文件放在VOCdevkit文件夹下的VOC2007文件夹下的JPEGImages中。
4. 在训练前利用voc2yolo4.py文件生成对应的txt。
5. 再运行根目录下的voc_annotation.py，运行前需要将classes改成你自己的classes。注意不要使用中文标签，文件夹中不要有空格！

classes = ["aeroplane", "bicycle", "bird", "boat", "bottle", "bus", "car", "cat", "chair", "cow", "diningtable", "dog", "horse", "motorbike", "person", "pottedplant", "sheep", "sofa", "train", "tvmonitor"]

6. 此时会生成对应的2007_train.txt，每一行对应其图片位置及其真实框的位置。
7. 在训练前需要务必在model_data下新建一个txt文档，文档中输入需要分的类，在train.py中将classes_path指向该文件，示例如下：

classes_path = 'model_data/new_classes.txt'    

model_data/new_classes.txt文件内容为：

cat
dog
...

8. 运行train.py即可开始训练。

评估步骤

评估过程可参考视频https://www.bilibili.com/video/BV1zE411u7Vw
步骤是一样的，不需要自己再建立get_dr_txt.py、get_gt_txt.py等文件。

1. 本文使用VOC格式进行评估。
2. 评估前将标签文件放在VOCdevkit文件夹下的VOC2007文件夹下的Annotation中。
3. 评估前将图片文件放在VOCdevkit文件夹下的VOC2007文件夹下的JPEGImages中。
4. 在评估前利用voc2yolo4.py文件生成对应的txt，评估用的txt为VOCdevkit/VOC2007/ImageSets/Main/test.txt，需要注意的是，如果整个VOC2007里面的数据集都是用于评估，那么直接将trainval_percent设置成0即可。
5. 在yolo.py文件里面，在如下部分修改model_path和classes_path使其对应训练好的文件；model_path对应logs文件夹下面的权值文件，classes_path是model_path对应分的类。
6. 运行get_dr_txt.py和get_gt_txt.py，在./input/detection-results和./input/ground-truth文件夹下生成对应的txt。
7. 运行get_map.py即可开始计算模型的mAP。

mAP目标检测精度计算更新

更新了get_gt_txt.py、get_dr_txt.py和get_map.py文件。
get_map文件克隆自https://github.com/Cartucho/mAP
具体mAP计算过程可参考：https://www.bilibili.com/video/BV1zE411u7Vw

Reference

https://github.com/qqwweee/keras-yolo3/
https://github.com/Cartucho/mAP
https://github.com/Ma-Dan/keras-yolo4