add retinanet_target_assign + focal_loss (PaddlePaddle#969)

Author: haowang101779990

doc/fluid/api_cn/layers_cn.rst

@@ -14434,7 +14434,7 @@ retinanet_detection_output
 
 返回类型：变量（Variable）
 
-**代码示例**：
+**代码示例**
 
 .. code-block:: python
 
@@ -14461,6 +14461,75 @@ retinanet_detection_output
 
 
 
+.. _cn_api_fluid_layers_retinanet_target_assign:
+
+retinanet_target_assign
+-------------------------------
+
+.. py:function:: paddle.fluid.layers.retinanet_target_assign(bbox_pred, cls_logits, anchor_box, anchor_var, gt_boxes, gt_labels, is_crowd, im_info, num_classes=1, positive_overlap=0.5, negative_overlap=0.4)
+
+**Retinanet的目标分配层**
+
+对于给定anchors和真实(ground-truth)框之间的Intersection-over-Union（IoU）重叠，该层可以为每个anchor分配分类和回归目标，同时这些目标标签用于训练Retinanet。每个anchor都分配有长度为num_classes的一个one-hot分类目标向量，以及一个4向量的框回归目标。分配规则如下：
+
+1.在以下情况下，anchor被分配到真实框：
+（i）它与真实框具有最高的IoU重叠，或者（ii）与任何真实框具有高于positive_overlap（0.5）的IoU重叠。
+
+2.对于所有真实框，当其IoU比率低于negative_overlap（0.4）时，将anchor点分配给背景。
+
+当为锚点分配了第i个类别的真实框时，其C向量目标中的第i项设置为1，所有其他条目设置为0.当anchor被分配支背景时，所有项都设置为0。未被分配的锚点不会影响训练目标。回归目标是与指定anchor相关联的已编码真实框。
+
+
+
+参数：
+    - **bbox_pred**  (Variable) – 具有形状[N，M，4]的3-D张量表示M个边界框(bounding box)的预测位置。 N是batch大小，每个边界框有四个坐标值，为[xmin，ymin，xmax，ymax]。
+    - **cls_logits**  (Variable) – 具有形状[N，M，C]的3-D张量，表示预测的置信度。 N是batch大小，C是类别的数量（不包括背景），M是边界框的数量。
+    - **anchor_box**  (Variable) – 具有形状[M，4]的2-D张量，存有M个框，每个框表示为[xmin，ymin，xmax，ymax]，[xmin，ymin]是anchor的左上顶部坐标，如果输入是图像特征图，则它们接近坐标系的原点。 [xmax，ymax]是anchor的右下坐标。
+    - **anchor_var**  (Variable) – 具有形状[M，4]的2-D张量，存有anchor的扩展方差。
+    - **gt_boxes**  (Variable) – 真实框是具有形状[Ng，4]的2D LoDTensor，Ng是mini batch中真实框的总数。
+    - **gt_labels**  (variable) – 真实值标签是具有形状[Ng，1]的2D LoDTensor，Ng是mini batch输入真实值标签的总数。
+    - **is_crowd**  (Variable) – 1-D LoDTensor，标志真实值是聚群。
+    - **im_info**  (Variable) – 具有形状[N，3]的2-D LoDTensor。 N是batch大小，3分别为高度，宽度和比例。
+    - **num_classes**  (int32) – 种类数量。
+    - **positive_overlap**  (float) – 判定（anchor，gt框）对是一个正例的anchor和真实框之间最小重叠阀值。
+    - **negative_overlap**  (float) – （锚点，gt框）对是负例时anchor和真实框之间允许的最大重叠阈值。
+
+
+返回：
+返回元组（predict_scores，predict_location，target_label，target_bbox，bbox_inside_weight，fg_num）。 predict_scores和predict_location是Retinanet的预测结果。target_label和target_bbox为真实值。 predict_location是形为[F，4]的2D张量，target_bbox的形状与predict_location的形状相同，F是前景anchor的数量。 predict_scores是具有形状[F + B，C]的2D张量，target_label的形状是[F + B，1]，B是背景anchor的数量，F和B取决于此算子的输入。 Bbox_inside_weight标志预测位置是否为假前景，形状为[F，4]。 Fg_num是focal loss所需的前景数（包括假前景）。
+
+
+返回类型：tuple
+
+**代码示例**
+
+.. code-block:: python
+
+    import paddle.fluid as fluid
+    bbox_pred = layers.data(name='bbox_pred', shape=[1, 100, 4],
+                      append_batch_size=False, dtype='float32')
+    cls_logits = layers.data(name='cls_logits', shape=[1, 100, 10],
+                      append_batch_size=False, dtype='float32')
+    anchor_box = layers.data(name='anchor_box', shape=[100, 4],
+                      append_batch_size=False, dtype='float32')
+    anchor_var = layers.data(name='anchor_var', shape=[100, 4],
+                      append_batch_size=False, dtype='float32')
+    gt_boxes = layers.data(name='gt_boxes', shape=[10, 4],
+                      append_batch_size=False, dtype='float32')
+    gt_labels = layers.data(name='gt_labels', shape=[10, 1],
+                      append_batch_size=False, dtype='float32')
+    is_crowd = fluid.layers.data(name='is_crowd', shape=[1],
+                      append_batch_size=False, dtype='float32')
+    im_info = fluid.layers.data(name='im_infoss', shape=[1, 3],
+                      append_batch_size=False, dtype='float32')
+    loc_pred, score_pred, loc_target, score_target, bbox_inside_weight, fg_num =
+          fluid.layers.retinanet_target_assign(bbox_pred, cls_logits, anchor_box,
+          anchor_var, gt_boxes, gt_labels, is_crowd, im_info, 10)
+
+
+
+
+
 
 
 
@@ -14570,8 +14639,61 @@ rpn_target_assign
 
 
 
+.. _cn_api_fluid_layers_sigmoid_focal_loss:
+
+sigmoid_focal_loss
+-------------------------------
+
+.. py:function:: paddle.fluid.layers.sigmoid_focal_loss(x, label, fg_num, gamma=2, alpha=0.25)
+
+**Sigmoid Focal loss损失计算**
+
+focal损失用于解决在one-stage探测器的训练阶段存在的前景 - 背景类不平衡问题。 此运算符计算输入张量中每个元素的sigmoid值，然后计算focal损失。
+
+focal损失计算过程：
+
+.. math::
+
+  loss_j = (-label_j * alpha * {(1 - \sigma(x_j))}^{gamma} * \log(\sigma(x_j)) -
+  (1 - labels_j) * (1 - alpha) * {(\sigma(x_j)}^{ gamma} * \log(1 - \sigma(x_j)))
+  / fg\_num, j = 1,...,K
+
+其中，已知：
+
+.. math::
+
+  \sigma(x_j) = \frac{1}{1 + \exp(-x_j)}
+
+参数：
+    - **x**  (Variable) – 具有形状[N，D]的2-D张量，其中N是batch大小，D是类的数量（不包括背景）。 此输入是由前一个运算符计算出的logits张量。
+    - **label**  (Variable) – 形状为[N，1]的二维张量，是所有可能的标签。
+    - **fg_num**  (Variable) – 具有形状[1]的1-D张量，是前景的数量。
+    - **gamma**  (float) –  用于平衡简单和复杂实例的超参数。 默认值设置为2.0。
+    - **alpha**  (float) – 用于平衡正面和负面实例的超参数。 默认值设置为0.25。
+
+
+返回：  具有形状[N，D]的2-D张量，即focal损失。
+
+返回类型： out(Variable)
+
+**代码示例**
+
+..  code-block:: python
 
 
+    import paddle.fluid as fluid
+
+    input = fluid.layers.data(
+        name='data', shape=[10,80], append_batch_size=False, dtype='float32')
+    label = fluid.layers.data(
+        name='label', shape=[10,1], append_batch_size=False, dtype='int32')
+    fg_num = fluid.layers.data(
+        name='fg_num', shape=[1], append_batch_size=False, dtype='int32')
+    loss = fluid.layers.sigmoid_focal_loss(x=input,
+                                           label=label,
+                                           fg_num=fg_num,
+                                           gamma=2.,
+                                           alpha=0.25)