:charizard: :charizard: :charizard:

Joseph Redmon

2016-11-06 252e3b1916cfaca0783c9e90efaa55eb07b1a8cd

 src/region_layer.c

@@ -1,6 +1,5 @@
#include "region_layer.h"
#include "activations.h"
#include "softmax_layer.h"
#include "blas.h"
#include "box.h"
#include "cuda.h"
@@ -22,12 +21,23 @@
    l.classes = classes;
    l.coords = coords;
    l.cost = calloc(1, sizeof(float));
    l.biases = calloc(n*2, sizeof(float));
    l.bias_updates = calloc(n*2, sizeof(float));
    l.outputs = h*w*n*(classes + coords + 1);
    l.inputs = l.outputs;
    l.truths = 30*(5);
    l.delta = calloc(batch*l.outputs, sizeof(float));
    l.output = calloc(batch*l.outputs, sizeof(float));
    int i;
    for(i = 0; i < n*2; ++i){
        l.biases[i] = .5;
    }

    l.forward = forward_region_layer;
    l.backward = backward_region_layer;
#ifdef GPU
    l.forward_gpu = forward_region_layer_gpu;
    l.backward_gpu = backward_region_layer_gpu;
    l.output_gpu = cuda_make_array(l.output, batch*l.outputs);
    l.delta_gpu = cuda_make_array(l.delta, batch*l.outputs);
#endif
@@ -38,62 +48,44 @@
    return l;
}

box get_region_box2(float *x, int index, int i, int j, int w, int h)
{
    float aspect = exp(x[index+0]);
    float scale  = logistic_activate(x[index+1]);
    float move_x = x[index+2];
    float move_y = x[index+3];
#define LOG 1

    box b;
    b.w = sqrt(scale * aspect);
    b.h = b.w * 1./aspect;
    b.x = move_x * b.w + (i + .5)/w;
    b.y = move_y * b.h + (j + .5)/h;
    return b;
}

float delta_region_box2(box truth, float *output, int index, int i, int j, int w, int h, float *delta)
{
    box pred = get_region_box2(output, index, i, j, w, h);
    float iou = box_iou(pred, truth);
    float true_aspect = truth.w/truth.h;
    float true_scale = truth.w*truth.h;

    float true_dx = (truth.x - (i+.5)/w) / truth.w;
    float true_dy = (truth.y - (j+.5)/h) / truth.h;
    delta[index + 0] = (true_aspect - exp(output[index + 0])) * exp(output[index + 0]);
    delta[index + 1] = (true_scale - logistic_activate(output[index + 1])) * logistic_gradient(logistic_activate(output[index + 1]));
    delta[index + 2] = true_dx - output[index + 2];
    delta[index + 3] = true_dy - output[index + 3];
    return iou;
}

box get_region_box(float *x, int index, int i, int j, int w, int h, int adjust, int logistic)
box get_region_box(float *x, float *biases, int n, int index, int i, int j, int w, int h)
{
    box b;
    b.x = (x[index + 0] + i + .5)/w;
    b.y = (x[index + 1] + j + .5)/h;
    b.w = x[index + 2];
    b.h = x[index + 3];
    if(logistic){
        b.w = logistic_activate(x[index + 2]);
        b.h = logistic_activate(x[index + 3]);
    b.x = (i + .5)/w + x[index + 0] * biases[2*n];
    b.y = (j + .5)/h + x[index + 1] * biases[2*n + 1];
    if(LOG){
        b.x = (i + logistic_activate(x[index + 0])) / w;
        b.y = (j + logistic_activate(x[index + 1])) / h;
    }
    if(adjust && b.w < .01) b.w = .01;
    if(adjust && b.h < .01) b.h = .01;
    b.w = exp(x[index + 2]) * biases[2*n];
    b.h = exp(x[index + 3]) * biases[2*n+1];
    return b;
}

float delta_region_box(box truth, float *output, int index, int i, int j, int w, int h, float *delta, int logistic, float scale)
float delta_region_box(box truth, float *x, float *biases, int n, int index, int i, int j, int w, int h, float *delta, float scale)
{
    box pred = get_region_box(output, index, i, j, w, h, 0, logistic);
    box pred = get_region_box(x, biases, n, index, i, j, w, h);
    float iou = box_iou(pred, truth);

    delta[index + 0] = scale * (truth.x - pred.x);
    delta[index + 1] = scale * (truth.y - pred.y);
    delta[index + 2] = scale * ((truth.w - pred.w)*(logistic ? logistic_gradient(pred.w) : 1));
    delta[index + 3] = scale * ((truth.h - pred.h)*(logistic ? logistic_gradient(pred.h) : 1));
    float tx = (truth.x - (i + .5)/w) / biases[2*n];
    float ty = (truth.y - (j + .5)/h) / biases[2*n + 1];
    if(LOG){
        tx = (truth.x*w - i);
        ty = (truth.y*h - j);
    }
    float tw = log(truth.w / biases[2*n]);
    float th = log(truth.h / biases[2*n + 1]);

    delta[index + 0] = scale * (tx - x[index + 0]);
    delta[index + 1] = scale * (ty - x[index + 1]);
    if(LOG){
        delta[index + 0] = scale * (tx - logistic_activate(x[index + 0])) * logistic_gradient(logistic_activate(x[index + 0]));
        delta[index + 1] = scale * (ty - logistic_activate(x[index + 1])) * logistic_gradient(logistic_activate(x[index + 1]));
    }
    delta[index + 2] = scale * (tw - x[index + 2]);
    delta[index + 3] = scale * (th - x[index + 3]);
    return iou;
}

@@ -107,8 +99,7 @@
    return (x != x);
}

#define LOG 1

void softmax_tree(float *input, int batch, int inputs, float temp, tree *hierarchy, float *output);
void forward_region_layer(const region_layer l, network_state state)
{
    int i,j,b,t,n;
@@ -119,14 +110,17 @@
        for(i = 0; i < l.h*l.w*l.n; ++i){
            int index = size*i + b*l.outputs;
            l.output[index + 4] = logistic_activate(l.output[index + 4]);
            if(l.softmax){
                softmax_array(l.output + index + 5, l.classes, 1, l.output + index + 5);
            if(l.softmax_tree){
                softmax_tree(l.output + index + 5, 1, 0, 1, l.softmax_tree, l.output + index + 5);
            } else if(l.softmax){
                softmax(l.output + index + 5, l.classes, 1, l.output + index + 5);
            }
        }
    }
    if(!state.train) return;
    memset(l.delta, 0, l.outputs * l.batch * sizeof(float));
    float avg_iou = 0;
    float recall = 0;
    float avg_cat = 0;
    float avg_obj = 0;
    float avg_anyobj = 0;
@@ -137,7 +131,7 @@
            for (i = 0; i < l.w; ++i) {
                for (n = 0; n < l.n; ++n) {
                    int index = size*(j*l.w*l.n + i*l.n + n) + b*l.outputs;
                    box pred = get_region_box(l.output, index, i, j, l.w, l.h, 1, LOG);
                    box pred = get_region_box(l.output, l.biases, n, index, i, j, l.w, l.h);
                    float best_iou = 0;
                    for(t = 0; t < 30; ++t){
                        box truth = float_to_box(state.truth + t*5 + b*l.truths);
@@ -147,22 +141,26 @@
                    }
                    avg_anyobj += l.output[index + 4];
                    l.delta[index + 4] = l.noobject_scale * ((0 - l.output[index + 4]) * logistic_gradient(l.output[index + 4]));
                    if(best_iou > .5) l.delta[index + 4] = 0;
                    if(best_iou > l.thresh) l.delta[index + 4] = 0;

                    if(*(state.net.seen) < 6400){
                    if(*(state.net.seen) < 12800){
                        box truth = {0};
                        truth.x = (i + .5)/l.w;
                        truth.y = (j + .5)/l.h;
                        truth.w = .5;
                        truth.h = .5;
                        delta_region_box(truth, l.output, index, i, j, l.w, l.h, l.delta, LOG, 1);
                        truth.w = l.biases[2*n];
                        truth.h = l.biases[2*n+1];
                        delta_region_box(truth, l.output, l.biases, n, index, i, j, l.w, l.h, l.delta, .01);
                        //l.delta[index + 0] = .1 * (0 - l.output[index + 0]);
                        //l.delta[index + 1] = .1 * (0 - l.output[index + 1]);
                        //l.delta[index + 2] = .1 * (0 - l.output[index + 2]);
                        //l.delta[index + 3] = .1 * (0 - l.output[index + 3]);
                    }
                }
            }
        }
        for(t = 0; t < 30; ++t){
            box truth = float_to_box(state.truth + t*5 + b*l.truths);
            int class = state.truth[t*5 + b*l.truths + 4];

            if(!truth.x) break;
            float best_iou = 0;
            int best_index = 0;
@@ -173,11 +171,15 @@
            box truth_shift = truth;
            truth_shift.x = 0;
            truth_shift.y = 0;
            printf("index %d %d\n",i, j);
            //printf("index %d %d\n",i, j);
            for(n = 0; n < l.n; ++n){
                int index = size*(j*l.w*l.n + i*l.n + n) + b*l.outputs;
                box pred = get_region_box(l.output, index, i, j, l.w, l.h, 1, LOG);
                printf("pred: (%f, %f) %f x %f\n", pred.x, pred.y, pred.w, pred.h);
                box pred = get_region_box(l.output, l.biases, n, index, i, j, l.w, l.h);
                if(l.bias_match){
                    pred.w = l.biases[2*n];
                    pred.h = l.biases[2*n+1];
                }
                //printf("pred: (%f, %f) %f x %f\n", pred.x, pred.y, pred.w, pred.h);
                pred.x = 0;
                pred.y = 0;
                float iou = box_iou(pred, truth_shift);
@@ -187,9 +189,10 @@
                    best_n = n;
                }
            }
            printf("%d %f (%f, %f) %f x %f\n", best_n, best_iou, truth.x, truth.y, truth.w, truth.h);
            //printf("%d %f (%f, %f) %f x %f\n", best_n, best_iou, truth.x, truth.y, truth.w, truth.h);

            float iou = delta_region_box(truth, l.output, best_index, i, j, l.w, l.h, l.delta, LOG, l.coord_scale);
            float iou = delta_region_box(truth, l.output, l.biases, best_n, best_index, i, j, l.w, l.h, l.delta, l.coord_scale);
            if(iou > .5) recall += 1;
            avg_iou += iou;

            //l.delta[best_index + 4] = iou - l.output[best_index + 4];
@@ -198,48 +201,39 @@
            if (l.rescore) {
                l.delta[best_index + 4] = l.object_scale * (iou - l.output[best_index + 4]) * logistic_gradient(l.output[best_index + 4]);
            }
            //printf("%f\n", l.delta[best_index+1]);
            /*
               if(isnan(l.delta[best_index+1])){
               printf("%f\n", true_scale);
               printf("%f\n", l.output[best_index + 1]);
               printf("%f\n", truth.w);
               printf("%f\n", truth.h);
               error("bad");
               }
             */
            for(n = 0; n < l.classes; ++n){
                l.delta[best_index + 5 + n] = l.class_scale * (((n == class)?1 : 0) - l.output[best_index + 5 + n]);
                if(n == class) avg_cat += l.output[best_index + 5 + n];
            }
            /*
               if(0){
               printf("truth: %f %f %f %f\n", truth.x, truth.y, truth.w, truth.h);
               printf("pred: %f %f %f %f\n\n", pred.x, pred.y, pred.w, pred.h);
               float aspect = exp(true_aspect);
               float scale  = logistic_activate(true_scale);
               float move_x = true_dx;
               float move_y = true_dy;

               box b;
               b.w = sqrt(scale * aspect);
               b.h = b.w * 1./aspect;
               b.x = move_x * b.w + (i + .5)/l.w;
               b.y = move_y * b.h + (j + .5)/l.h;
               printf("%f %f\n", b.x, truth.x);
               printf("%f %f\n", b.y, truth.y);
               printf("%f %f\n", b.w, truth.w);
               printf("%f %f\n", b.h, truth.h);
            //printf("%f\n", box_iou(b, truth));

            int class = state.truth[t*5 + b*l.truths + 4];
            if (l.map) class = l.map[class];
            if(l.softmax_tree){
                float pred = 1;
                while(class >= 0){
                    pred *= l.output[best_index + 5 + class];
                    int g = l.softmax_tree->group[class];
                    int i;
                    int offset = l.softmax_tree->group_offset[g];
                    for(i = 0; i < l.softmax_tree->group_size[g]; ++i){
                        int index = best_index + 5 + offset + i;
                        l.delta[index] = l.class_scale * (0 - l.output[index]);
                    }
                    l.delta[best_index + 5 + class] = l.class_scale * (1 - l.output[best_index + 5 + class]);

                    class = l.softmax_tree->parent[class];
                }
                avg_cat += pred;
            } else {
                for(n = 0; n < l.classes; ++n){
                    l.delta[best_index + 5 + n] = l.class_scale * (((n == class)?1 : 0) - l.output[best_index + 5 + n]);
                    if(n == class) avg_cat += l.output[best_index + 5 + n];
                }
            }
             */
            ++count;
        }
    }
    printf("\n");
    //printf("\n");
    reorg(l.delta, l.w*l.h, size*l.n, l.batch, 0);
    *(l.cost) = pow(mag_array(l.delta, l.outputs * l.batch), 2);
    printf("Region Avg IOU: %f, Class: %f, Obj: %f, No Obj: %f, count: %d\n", avg_iou/count, avg_cat/count, avg_obj/count, avg_anyobj/(l.w*l.h*l.n*l.batch), count);
    printf("Region Avg IOU: %f, Class: %f, Obj: %f, No Obj: %f, Avg Recall: %f,  count: %d\n", avg_iou/count, avg_cat/count, avg_obj/count, avg_anyobj/(l.w*l.h*l.n*l.batch), recall/count, count);
}

void backward_region_layer(const region_layer l, network_state state)
@@ -247,6 +241,52 @@
    axpy_cpu(l.batch*l.inputs, 1, l.delta, 1, state.delta, 1);
}

void get_region_boxes(layer l, int w, int h, float thresh, float **probs, box *boxes, int only_objectness)
{
    int i,j,n;
    float *predictions = l.output;
    //int per_cell = 5*num+classes;
    for (i = 0; i < l.w*l.h; ++i){
        int row = i / l.w;
        int col = i % l.w;
        for(n = 0; n < l.n; ++n){
            int index = i*l.n + n;
            int p_index = index * (l.classes + 5) + 4;
            float scale = predictions[p_index];
            int box_index = index * (l.classes + 5);
            boxes[index] = get_region_box(predictions, l.biases, n, box_index, col, row, l.w, l.h);
            boxes[index].x *= w;
            boxes[index].y *= h;
            boxes[index].w *= w;
            boxes[index].h *= h;

            int class_index = index * (l.classes + 5) + 5;
            if(l.softmax_tree){
                
                hierarchy_predictions(predictions + class_index, l.classes, l.softmax_tree, 0);
                int found = 0;
                for(j = l.classes - 1; j >= 0; --j){
                    if(!found && predictions[class_index + j] > .5){
                        found = 1;
                    } else {
                        predictions[class_index + j] = 0;
                    }
                    float prob = predictions[class_index+j];
                    probs[index][j] = (scale > thresh) ? prob : 0;
                }
            }else{
                for(j = 0; j < l.classes; ++j){
                    float prob = scale*predictions[class_index+j];
                    probs[index][j] = (prob > thresh) ? prob : 0;
                }
            }
            if(only_objectness){
                probs[index][0] = scale;
            }
        }
    }
}

#ifdef GPU

void forward_region_layer_gpu(const region_layer l, network_state state)