大盘点｜YOLO 系目标检测算法总览
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来源｜我爱计算机视觉
YOLO目标检测算法诞生于2015年6月，从出生的那一天起就是“高精度、高效率、高实用性”目标检测算法的代名词。
在原作者Joseph Redmon博士手中，YOLO经历了三代到YOLOv3，今年初Joseph Redmon宣告退出计算机视觉研究界后，YOLOv4、YOLOv5相继而出，且不论谁是正统，这YOLO算法家族在创始人拂袖而出后依然热闹非凡。
本文带领大家细数在此名门之中自带“YOLO”的算法，总计 23 项工作，它们有的使YOLO更快，有的使YOLO更精准，有的扩展到了3D点云、水下目标检测、有的则在FPGA、CPU、树莓派上大显身手，甚至还有的进入了语音处理识别领域。
而几乎所有YOLO系算法都力图保持高精度、高效率、高实用性，这也许就是工业界偏爱YOLO的理由吧！
YOLOv1 开山鼻祖之作
You Only Look Once: Unified, Real-Time Object Detection
作者：Joseph Redmon, Santosh Divvala, Ross Girshick, Ali Farhadi
单位：华盛顿大学；Allen Institute for AI；FAIR
论文：https://arxiv.org/abs/1506.02640
引用 | 10222
主页：https://pjreddie.com/darknet/yolo/
时间：2015年6月8日
标准版本的YOLO在Titan X 的 GPU 上能达到 45 FPS。更快的 Fast YOLO 检测速度可以达到 155 FPS。
YOLOv2
YOLO9000: Better, Faster, Stronger
作者：Joseph Redmon, Ali Farhadi
单位：华盛顿大学；Allen Institute for AI
论文：https://arxiv.org/abs/1612.08242
引用 | 5168
主页：https://pjreddie.com/darknet/yolo/
时间：2016年12月25日
在 YOLO 基础上，保持原有速度的同时提升精度得到YOLOv2，让预测变得更准确（Better），更快速（Faster）。
通过联合训练策略，可实现9000多种物体的实时检测，总体mAP值为19.7。
YOLOv3
YOLOv3: An Incremental Improvement
作者：Joseph Redmon, Ali Farhadi
单位：华盛顿大学
论文：https://arxiv.org/abs/1804.02767
引用 | 3363
主页：https://pjreddie.com/darknet/yolo/
Star | 18.3K
时间：2018年4月8日
在320×320 YOLOv3运行22.2ms，28.2 mAP，像SSD一样准确，但速度快三倍。
在Titan X上，它在51 ms内实现了57.9的AP50，与RetinaNet在198 ms内的57.5 AP50相当，性能相似但速度快3.8倍。
YOLOv4 目标检测tricks集大成者
YOLOv4: Optimal Speed and Accuracy of Object Detection
作者：Alexey Bochkovskiy；Chien-Yao Wang；Hong-Yuan Mark Liao
单位：(中国台湾)中央研究院
论文：https://arxiv.org/pdf/2004.10934v1.pdf
引用 | 17
代码：https://github.com/AlexeyAB/darknet
Star | 11.9K
时间：2020年4月24
解读：
重磅！就在刚刚，吊打一切的 YOLOv4 开源了！
全面解析YOLO V4网络结构
在MS COCO 数据集 实现 43.5% AP (65.7% AP50 )， 速度也更快了，在Tesla V100 GPU上 ∼65 FPS！
YOLOv5
2020年6月25日，Ultralytics发布了YOLOV5 的第一个正式版本，号称其性能与YOLO V4不相伯仲，同样也是现今最先进的目标检测技术，并在推理速度上是目前最强。
论文：无
代码：https://github.com/ultralytics/yolov5
Star | 3.5K
解读：一文读懂YOLO V5 与 YOLO V4
Fast YOLO
Fast YOLO: A Fast You Only Look Once System for Real-time Embedded Object Detection in Video
作者：Mohammad Javad Shafiee, Brendan Chywl, Francis Li, Alexander Wong
单位：滑铁卢大学
论文：https://arxiv.org/abs/1709.05943
引用 | 53
时间：2017年9月18日
Complex-YOLO
Complex-YOLO: An Euler-Region-Proposal for Real-time 3D Object Detection on Point Clouds
作者：Martin Simon, Stefan Milz, Karl Amende, Horst-Michael Gross
单位：伊尔梅瑙工业大学
论文：https://arxiv.org/abs/1803.06199
引用 | 65
代码：https://github.com/ghimiredhikura/Complex-YOLOv3（非官方）
Star | 95(非官方)
代码：https://github.com/maudzung/Complex-YOLOv4-Pytorch（基于v4）
Star | 442（基于v4）
时间：2018年3月16日
基于YOLOv2的一个变种,用于点云3D目标检测。
MV-YOLO
MV-YOLO: Motion Vector-aided Tracking by Semantic Object Detection
作者：Saeed Ranjbar Alvar, Ivan V. Bajić
单位：西蒙弗雷泽大学
论文：https://arxiv.org/abs/1805.00107
引用 | 10
时间：2018年4月30日
一种结合压缩视频中的运动信息和YOLO目标检测的目标跟踪算法。
YOLO3D
YOLO3D: End-to-end real-time 3D Oriented Object Bounding Box Detection from LiDAR Point Cloud
作者：Waleed Ali, Sherif Abdelkarim, Mohamed Zahran, Mahmoud Zidan, Ahmad El Sallab
单位：Valeo AI Research, Egypt
论文：https://arxiv.org/abs/1808.02350
引用 | 26
备注：ECCV 2018 Workshop
时间：2018年8月7日
YOLO-LITE
YOLO-LITE: A Real-Time Object Detection Algorithm Optimized for Non-GPU Computers
作者：Jonathan Pedoeem, Rachel Huang
单位：佐治亚理工学院等
论文：https://arxiv.org/abs/1811.05588
引用 | 73
代码：https://reu2018dl.github.io/
Star | 336
时间：2018年11月14日
YOLO-LITE 是 YOLOv2-tiny 的Web实现，在 MS COCO 2014 和 PASCAL VOC 2007 + 2012 数据集上训练。
在 Dell XPS 13 机器上可达到 21 FPS ,VOC 数据集上达到33.57 mAP。
Spiking-YOLO
Spiking-YOLO: Spiking Neural Network for Energy-Efficient Object Detection
作者：Seijoon Kim, Seongsik Park, Byunggook Na, Sungroh Yoon
单位：首尔大学
论文：https://arxiv.org/abs/1903.06530
引用 | 3
备注：AAAI 2020
时间：2019年3月12日
该文第一次将脉冲神经网络用于目标检测，虽然精度不高，但相比Tiny_YOLO 耗能更少。（研究意义大于实际应用意义）
DC-SPP-YOLO
DC-SPP-YOLO: Dense Connection and Spatial Pyramid Pooling Based YOLO for Object Detection
作者：Zhanchao Huang, Jianlin Wang
单位：北京化工大学
论文：https://arxiv.org/abs/1903.08589
引用 | 8
时间：2019年3月20日
该作提出一种DC-SPP-YOLO(基于YOLO的密集连接和空间金字塔池化技术)的方法来改善YOLOv2的目标检测精度。
SpeechYOLO
SpeechYOLO: Detection and Localization of Speech Objects
作者：Yael Segal, Tzeviya Sylvia Fuchs, Joseph Keshet
单位：巴伊兰大学
论文：https://arxiv.org/abs/1904.07704
引用 | 2
时间：2019年4月14日
YOLO算法启发的语音处理识别算法。
SpeechYOLO的目标是在输入信号中定位语句的边界，并对其进行正确分类。受YOLO算法在图像中进行目标检测的启发所提出的方法。
Complexer-YOLO
Complexer-YOLO: Real-Time 3D Object Detection and Tracking on Semantic Point Clouds
作者：Martin Simon, Karl Amende, Andrea Kraus, Jens Honer, Timo Sämann, Hauke Kaulbersch, Stefan Milz, Horst Michael Gross
单位：伊尔梅瑙工业大学等
论文：https://arxiv.org/abs/1904.07537
引用 | 24
时间：2019年4月16日
Complex-YOLO的改进版，用于实时点云3D目标检测与跟踪，推断速度加速20%，训练时间减少50%。
SlimYOLOv3
SlimYOLOv3: Narrower, Faster and Better for UAV Real-Time Applications
作者：Pengyi Zhang, Yunxin Zhong, Xiaoqiong Li
单位：北理工
论文：https://arxiv.org/abs/1907.11093
引用 | 18
代码：https://github.com/PengyiZhang/SlimYOLOv3
Star | 953
时间：2019年7月15日
解读｜SlimYOLOv3：更窄、更快、更好的无人机目标检测算法
该文对YOLOv3的卷积层通道剪枝，大幅削减了模型的计算量(~90.8% decrease of FLOPs)和参数量( ~92.0% decline of parameter size)，剪枝后的模型在基本保持原模型的检测精度同时，运行速度约为原来的两倍。
REQ-YOLO
REQ-YOLO: A Resource-Aware, Efficient Quantization Framework for Object Detection on FPGAs
作者：Caiwen Ding, Shuo Wang, Ning Liu, Kaidi Xu, Yanzhi Wang, Yun Liang
单位：北大；东北大学；鹏城实验室
论文：https://arxiv.org/abs/1909.13396
引用 | 14
时间：2019年9月29日
Tiny-YOLO的 FPGA 实现，REQ-YOLO速度可高达200~300 FPS！
YOLO Nano
YOLO Nano: a Highly Compact You Only Look Once Convolutional Neural Network for Object Detection
作者：Alexander Wong, Mahmoud Famuori, Mohammad Javad Shafiee, Francis Li, Brendan Chwyl, Jonathan Chung
单位：滑铁卢大学；DarwinAI Corp
论文：https://arxiv.org/abs/1910.01271
引用 | 6
时间：2019年10月3日
解读｜比Tiny YOLOv3小8倍，性能提升11个点，4MB的网络也能做目标检测
YOLO Nano 比 Tiny YOLOv2 和 Tiny YOLOv3更小，更快，mAP更高！模型仅4.0MB。在 NVIDIA Jetson Xavier上速度竟高达26.9~48.2 FPS！
xYOLO
xYOLO: A Model For Real-Time Object Detection In Humanoid Soccer On Low-End Hardware
作者：Daniel Barry, Munir Shah, Merel Keijsers, Humayun Khan, Banon Hopman
单位：坎特伯雷大学
论文：https://arxiv.org/abs/1910.03159
引用 | 3
时间：2019年10月7日
解读｜xYOLO | 最新最快的实时目标检测
该工作所提出的 xYOLO 是从 YOLO v3 tiny 变化而来，xYOLO比Tiny-YOLO快了70倍！在树莓派3B上速度9.66 FPS！模型仅0.82 MB大小，这可能是速度最快模型最小的YOLO变种。
IFQ-Tinier-YOLO
IFQ-Net: Integrated Fixed-point Quantization Networks for Embedded Vision
作者：Hongxing Gao, Wei Tao, Dongchao Wen, Tse-Wei Chen, Kinya Osa, Masami Kato
单位：Canon Information Technology (Beijing) Co., LTD；Device Technology Development Headquarters, Canon Inc.
论文：https://arxiv.org/abs/1911.08076
引用 | 4
时间：2019年11月19日
该工作一部分基于YOLOv2，设计了IFQ-Tinier-YOLO人脸检测器，它是一个定点网络，比Tiny-YOLO减少了256倍的模型大小（246k Bytes）。
DG-YOLO
WQT and DG-YOLO: towards domain generalization in underwater object detection
作者：Hong Liu, Pinhao Song, Runwei Ding
单位：北大；鹏城实验室
论文：https://arxiv.org/abs/2004.06333
时间：2020年4月14日
该工作旨在研究水下目标检测数据，因为水下目标的数据比较少，提出了新的水质迁移的数据增广方法和YOLO新变种：DG-YOLO ，该算法由 YOLOv3, DIM 和 IRM penalty 组成。
Poly-YOLO
Poly-YOLO: higher speed, more precise detection and instance segmentation for YOLOv3
作者：Petr Hurtik, Vojtech Molek, Jan Hula, Marek Vajgl, Pavel Vlasanek, Tomas Nejezchleba
单位：奥斯特拉发大学；Varroc Lighting Systems
论文：https://arxiv.org/abs/2005.13243
代码：https://gitlab.com/irafm-ai/poly-yolo
时间：2020年5月27日
基于YOLOv3，支持实例分割，检测mAP提升40%！
E-YOLO
Expandable YOLO: 3D Object Detection from RGB-D Images
作者：Masahiro Takahashi, Alessandro Moro, Yonghoon Ji, Kazunori Umeda
单位：（日本）中央大学；RITECS Inc
论文：https://arxiv.org/abs/2006.14837
时间：2020年6月26日
YOLOv3的变种，构建了一个轻量级的目标检测器，从RGBD-D立体摄像机输入深度和彩色图像。该模型的处理速度为44.35fps（GPU: NVIDIA RTX 2080 and CPU: Intel Core i7 8700K）。
PP-YOLO
PP-YOLO: An Effective and Efficient Implementation of Object Detector
作者：Xiang Long, Kaipeng Deng, Guanzhong Wang, Yang Zhang, Qingqing Dang, Yuan Gao, Hui Shen, Jianguo Ren, Shumin Han, Errui Ding, Shilei Wen
单位：百度
论文：https://arxiv.org/abs/2007.12099
解读：https://zhuanlan.zhihu.com/p/163565906
代码：https://github.com/PaddlePaddle/PaddleDetection
时间：2020年7月23日
PP-YOLO由在YOLOv3上添加众多tricks“组合式创新”得来，从下图前两列中可看到其使用的技术：
PP-YOLO在精度和效率之间取得更好的平衡，在COCO数据集上达到45.2% mAP，并且速度72.9 FPS！，超越YOLOv4和谷歌EfficientDet，是更加实用的目标检测算法。
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