YOLO与SSD对比

YOLO的架构

YOLO采用的是一个全卷积神经网络（FCN），它将输入的图像划分为S×S的网格，每个网格负责预测该区域内物体的存在概率以及边界框的坐标。在YOLO中，每个网格预测的内容包括：

• 边界框的坐标（x, y, w, h）
• 物体的类别
• 物体存在的置信度（confidence）

YOLO的一个显著特点是端到端训练，即输入图像后，网络直接输出目标检测结果。

YOLO的优势与劣势

优势：

• 速度快：YOLO由于将目标检测转化为回归问题，其计算效率较高，非常适合实时应用。
• 全局信息考虑：由于YOLO是基于全图进行处理，它能捕捉到物体之间的上下文信息，尤其适合检测大小差异较大的物体。

劣势：

• 小物体检测精度差：由于YOLO将图像划分为固定大小的网格，导致小物体可能只出现在一个网格内，从而无法精确定位。

SSD的架构

SSD采用了一种基于多尺度特征的检测方式，使用多层特征图进行目标检测。具体来说：

• 底层特征图负责检测较小的物体。
• 顶层特征图负责检测较大的物体。

SSD的核心思想是，在每个卷积层上都生成一组候选框（default boxes），每个候选框会根据其与真实物体的重叠程度（IoU）来预测物体类别和位置。

SSD的优势与劣势

优势：

• 速度较快：SSD在不同尺度的特征图上进行检测，可以有效提升检测效率。
• 精度较高：SSD通过多尺度特征图提高了对不同大小物体的检测精度。

劣势：

• 对小物体的检测不如YOLO：虽然SSD在多尺度上进行检测，但由于其依赖于默认框，可能会在一些复杂场景下导致误检。

对比分析

检测速度

• YOLO：YOLO的检测速度较快，特别适用于实时检测任务。它通过回归问题的方式，将所有的预测计算合并到一个网络中，使得推理速度较快。
• SSD：SSD也可以实现较快的速度，尤其是在使用高效的基础网络（如MobileNet）时，但在检测大规模数据集时，YOLO通常会更快。

检测精度

• YOLO：YOLO在处理大物体时表现较好，但在小物体检测方面相对较差。这是由于YOLO的网格划分策略导致的小物体可能被“丢失”在较大的网格中。
• SSD：SSD在多尺度上进行目标检测，因此能够较好地处理不同尺寸的物体，尤其是对于中等大小的物体效果较好。

适用场景

• YOLO：适用于需要高实时性且对精度要求适中的场景，如无人驾驶、视频监控等。
• SSD：适用于对小物体检测有一定要求的场景，但在一些复杂场景中可能会受到误检的影响。

训练过程

二者均将图像缩放到固定尺寸；

SSD中硬负样本挖掘：由于SSD默认框生成机制，负样本数量较多，训练时常使用硬负样本挖掘策略，挑选出最难分类的负样本进行训练。

超参数调优

• 学习率：控制每次梯度更新的步长，通常需要进行多次实验来找到最优学习率。
• 批量大小（batch size）：较大的批量大小有助于更稳定的训练，但也增加了计算量。
• 锚框（Anchor box）：特别是在SSD中，锚框的设计影响着模型对物体位置的预测，合理的锚框选择有助于提高检测精度。