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Hyperparameter optimization of YOLO using differential evolution, multi-fidelity optimization, and Bayesian optimization
DOI:10.1038/s41598-026-47827-6.png)
摘要
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基于无人机影像的目标检测面临小目标、随机方向和拥挤目标等挑战,现有超参数设置效果不佳。本研究提出一种通过差分进化、多保真优化和贝叶斯优化(DE-MFO-BO)集成优化YOLO超参数的系统方法。该方法针对Adam和SGD优化器的学习率、批次大小、动量和权重衰减四个关键超参数进行优化,采用两阶段策略:差分进化通过低保真训练(5个周期)快速探索并识别潜在超参数区域,随后贝叶斯优化结合高保真训练(最多800个周期)进行精确优化。复合适应度函数结合精确率、召回率和平均精度均值(IoU 50–95)(mAP(50–95))指导优化过程。我们在VisDrone2019和自主构建的Realm数据集上使用YOLO-11n模型验证该框架。在VisDrone2019上,Adam优化器实现18.42%的召回率提升和13.5%的mAP(50–95)增强,SGD则提升5.07%的精确率;在Realm数据集上,Adam优化器表现显著,mAP(50–95)提升20.96%,精确率提升10.22%,召回率提升7.17%,而SGD提升2.78%的精确率。这些显著性能提升(无需架构修改)证实了本系统超参数优化方法在无人机目标检测应用中的有效性。
Keyword:
Computational biology and bioinformatics
Engineering
Mathematics and computing
YOLO-11
Differential Evolution
Multi-fidelity optimization
Bayesian optimization
VisDrone2019
Hyperparameter optimization
Science
Humanities and Social Sciences
multidisciplinary
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