YOLOv8改进 | 主干网络 | 动态调整目标的感受野的LSKNet【旋转目标检测SOTA】

news2024/9/21 20:26:09

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本文介绍的是南开大学在ICCV2023会议上新提出的旋转目标检测算法,基本原理就是通过一系列Depth-wise 卷积核和空间选择机制来动态调整目标的感受野,从而允许模型适应不同背景的目标检测。文章在介绍主要的原理后,将手把手教学如何进行模块的代码添加和修改,并将修改后的完整代码放在文章的最后,方便大家一键运行,小白也可轻松上手实践。以帮助您更好地学习深度学习目标检测YOLO系列的挑战。   

 专栏地址YOLOv8改进——更新各种有效涨点方法——点击即可跳转 订阅学习不迷路   

目录

1.原理

2.  将LSKNet添加到YOLOv8中

2.1 LSKNet的代码实现

2.2 更改init.py文件

2.3 添加yaml文件

2.4 注册模块

2.5 替换函数

2.6 执行程序

3. 完整代码分享

4. GFLOPs

5. 进阶

6. 总结


1.原理

论文地址:Large Selective Kernel Network for Remote Sensing Object Detection——点击即可跳转

官方代码:官方代码仓库——点击即可跳转

目前基于旋转框的遥感影像目标检测算法已经取得了一定的进展,但是很少考虑存在于遥感影像中的先验知识。遥感影像中的目标往往尺寸很小,仅仅基于其表观特征很难识别,如果结合其背景信息,如周边环境,就可以提供形状、方向等有意义的信息。据此,作者分析了两条重要的先验知识:

  • 精确识别遥感影像中的目标往往需要大范围的背景信息,有限的背景区域会影响模型的识别效果,例如当背景信息很少时,容易将十字路口识别为道路。
  • 不同类型的目标所需要的背景信息范围是不同的,如足球场可通明显的球场边界线进行区分,所需的背景信息不多,但是十字路口与道路相似,容易受到树木和其他遮挡物的影响,因此需要足够的背景范围信息才能进行识别。

为了解决上述问题,作者提出了一种新的遥感影像目标识别方法,即Large Selective Kernel Network (LSKNet)。该方法通过在特征提取模块动态调整感受野,更有效地处理了不同目标所需的背景信息差异。其中,动态感受野由一个空间选择机制实现,该机制对一大串Depth-wise 卷积核所处理的特征进行有效加权和空间融合。这些卷积核的权重根据输入动态确定,同时允许模型针对空间上的不同目标自适应地选择不同大小的核并调整感受野。  

1. LSKNet的架构

结构层级依次为:

LSK module(大核卷积序列+空间选择机制) < LSK Block (LK Selection + FFN)<LSKNet(N个LSK Block)

LSKNet 是主干网络中的一个可重复堆叠的块(Block),每个LSK Block包括两个残差子块,即大核选择子块(Large Kernel Selection,LK Selection)和前馈网络子块(Feed-forward Network ,FFN),如图8。LK Selection子块根据需要动态地调整网络的感受野,FFN子块用于通道混合和特征细化,由一个全连接层、一个深度卷积、一个 GELU 激活和第二个全连接层组成。

LSK module(LSK 模块,图4)由一个大核卷积序列(large kernel convolutions)和一个空间核选择机制(spatial kernel selection mechanism)组成,被嵌入到了LSK Block 的 LK Selection子块中(图8橙色块)。

2. Large Kernel Convolutions

因为不同类型的目标对背景信息的需求不同,这就需要模型能够自适应选择不同大小的背景范围。因此,作者通过解耦出一系列具有大卷积核、且不断扩张的Depth-wise 卷积,构建了一个更大感受野的网络。

具体地,假设序列中第i个Depth-wise 卷积核的大小为 ,扩张率为 ,感受野为 ,它们满足以下关系:

卷积核大小和扩张率的增加保证了感受野能够快速增大。此外,作者还设置了扩张率的上限,以保证扩张卷积不会引入特征图之间的差距。

这样设计的好处有两点。首先,能够产生具有多种不同大小感受野的特征,便于后续的核选择;第二,序列解耦比简单的使用一个大型卷积核效果更好。解耦操作相对于标准的大型卷积核,有效地将低了模型的参数量。  

3. Spatial Kernel Selection

为了使模型更关注目标在空间上的重点背景信息,作者使用空间选择机制从不同尺度的大卷积核中对特征图进行空间选择。

首先,将来自于不同感受野卷积核的特征进行concate拼接

然后,应用通道级的平均池化和最大池化提取空间关系 

之后,将Sigmoid激活函数应用到每一个空间注意力特征图,可获得每个解耦的大卷积核所对应的独立的空间选择掩膜

又然后,将解耦后的大卷积核序列的特征与对应的空间选择掩膜进行加权处理,并通过卷积层进行融合获得注意力特征 

最后LSK module的输出可通过输入特征 X 与注意力特征 S 的逐元素点成获得

2.  将LSKNet添加到YOLOv8中

2.1 LSKNet的代码实现

关键步骤一在/ultralytics/ultralytics/nn/modules/下新建LSKNet.py,并粘贴下面代码

import torch
import torch.nn as nn
from torch.nn.modules.utils import _pair as to_2tuple
from timm.layers import DropPath, to_2tuple
from functools import partial
import numpy as np

__all__ = 'lsknet_t', 'lsknet_s'

class Mlp(nn.Module):
    def __init__(self, in_features, hidden_features=None, out_features=None, act_layer=nn.GELU, drop=0.):
        super().__init__()
        out_features = out_features or in_features
        hidden_features = hidden_features or in_features
        self.fc1 = nn.Conv2d(in_features, hidden_features, 1)
        self.dwconv = DWConv(hidden_features)
        self.act = act_layer()
        self.fc2 = nn.Conv2d(hidden_features, out_features, 1)
        self.drop = nn.Dropout(drop)

    def forward(self, x):
        x = self.fc1(x)
        x = self.dwconv(x)
        x = self.act(x)
        x = self.drop(x)
        x = self.fc2(x)
        x = self.drop(x)
        return x


class LSKblock(nn.Module):
    def __init__(self, dim):
        super().__init__()
        self.conv0 = nn.Conv2d(dim, dim, 5, padding=2, groups=dim)
        self.conv_spatial = nn.Conv2d(dim, dim, 7, stride=1, padding=9, groups=dim, dilation=3)
        self.conv1 = nn.Conv2d(dim, dim//2, 1)
        self.conv2 = nn.Conv2d(dim, dim//2, 1)
        self.conv_squeeze = nn.Conv2d(2, 2, 7, padding=3)
        self.conv = nn.Conv2d(dim//2, dim, 1)

    def forward(self, x):   
        attn1 = self.conv0(x)
        attn2 = self.conv_spatial(attn1)

        attn1 = self.conv1(attn1)
        attn2 = self.conv2(attn2)
        
        attn = torch.cat([attn1, attn2], dim=1)
        avg_attn = torch.mean(attn, dim=1, keepdim=True)
        max_attn, _ = torch.max(attn, dim=1, keepdim=True)
        agg = torch.cat([avg_attn, max_attn], dim=1)
        sig = self.conv_squeeze(agg).sigmoid()
        attn = attn1 * sig[:,0,:,:].unsqueeze(1) + attn2 * sig[:,1,:,:].unsqueeze(1)
        attn = self.conv(attn)
        return x * attn



class Attention(nn.Module):
    def __init__(self, d_model):
        super().__init__()

        self.proj_1 = nn.Conv2d(d_model, d_model, 1)
        self.activation = nn.GELU()
        self.spatial_gating_unit = LSKblock(d_model)
        self.proj_2 = nn.Conv2d(d_model, d_model, 1)

    def forward(self, x):
        shorcut = x.clone()
        x = self.proj_1(x)
        x = self.activation(x)
        x = self.spatial_gating_unit(x)
        x = self.proj_2(x)
        x = x + shorcut
        return x


class Block(nn.Module):
    def __init__(self, dim, mlp_ratio=4., drop=0.,drop_path=0., act_layer=nn.GELU, norm_cfg=None):
        super().__init__()
        self.norm1 = nn.BatchNorm2d(dim)
        self.norm2 = nn.BatchNorm2d(dim)
        self.attn = Attention(dim)
        self.drop_path = DropPath(drop_path) if drop_path > 0. else nn.Identity()
        mlp_hidden_dim = int(dim * mlp_ratio)
        self.mlp = Mlp(in_features=dim, hidden_features=mlp_hidden_dim, act_layer=act_layer, drop=drop)
        layer_scale_init_value = 1e-2            
        self.layer_scale_1 = nn.Parameter(
            layer_scale_init_value * torch.ones((dim)), requires_grad=True)
        self.layer_scale_2 = nn.Parameter(
            layer_scale_init_value * torch.ones((dim)), requires_grad=True)

    def forward(self, x):
        x = x + self.drop_path(self.layer_scale_1.unsqueeze(-1).unsqueeze(-1) * self.attn(self.norm1(x)))
        x = x + self.drop_path(self.layer_scale_2.unsqueeze(-1).unsqueeze(-1) * self.mlp(self.norm2(x)))
        return x


class OverlapPatchEmbed(nn.Module):
    """ Image to Patch Embedding
    """

    def __init__(self, img_size=224, patch_size=7, stride=4, in_chans=3, embed_dim=768, norm_cfg=None):
        super().__init__()
        patch_size = to_2tuple(patch_size)
        self.proj = nn.Conv2d(in_chans, embed_dim, kernel_size=patch_size, stride=stride,
                              padding=(patch_size[0] // 2, patch_size[1] // 2))
        self.norm = nn.BatchNorm2d(embed_dim)


    def forward(self, x):
        x = self.proj(x)
        _, _, H, W = x.shape
        x = self.norm(x)        
        return x, H, W

class LSKNet(nn.Module):
    def __init__(self, img_size=224, in_chans=3, embed_dims=[64, 128, 256, 512],
                mlp_ratios=[8, 8, 4, 4], drop_rate=0., drop_path_rate=0., norm_layer=partial(nn.LayerNorm, eps=1e-6),
                 depths=[3, 4, 6, 3], num_stages=4, 
                 norm_cfg=None):
        super().__init__()
        
        self.depths = depths
        self.num_stages = num_stages

        dpr = [x.item() for x in torch.linspace(0, drop_path_rate, sum(depths))]  # stochastic depth decay rule
        cur = 0

        for i in range(num_stages):
            patch_embed = OverlapPatchEmbed(img_size=img_size if i == 0 else img_size // (2 ** (i + 1)),
                                            patch_size=7 if i == 0 else 3,
                                            stride=4 if i == 0 else 2,
                                            in_chans=in_chans if i == 0 else embed_dims[i - 1],
                                            embed_dim=embed_dims[i], norm_cfg=norm_cfg)

            block = nn.ModuleList([Block(
                dim=embed_dims[i], mlp_ratio=mlp_ratios[i], drop=drop_rate, drop_path=dpr[cur + j],norm_cfg=norm_cfg)
                for j in range(depths[i])])
            norm = norm_layer(embed_dims[i])
            cur += depths[i]

            setattr(self, f"patch_embed{i + 1}", patch_embed)
            setattr(self, f"block{i + 1}", block)
            setattr(self, f"norm{i + 1}", norm)
        
        self.channel = [i.size(1) for i in self.forward(torch.randn(1, 3, 640, 640))]

    def forward(self, x):
        B = x.shape[0]
        outs = []
        for i in range(self.num_stages):
            patch_embed = getattr(self, f"patch_embed{i + 1}")
            block = getattr(self, f"block{i + 1}")
            norm = getattr(self, f"norm{i + 1}")
            x, H, W = patch_embed(x)
            for blk in block:
                x = blk(x)
            x = x.flatten(2).transpose(1, 2)
            x = norm(x)
            x = x.reshape(B, H, W, -1).permute(0, 3, 1, 2).contiguous()
            outs.append(x)
        return outs


class DWConv(nn.Module):
    def __init__(self, dim=768):
        super(DWConv, self).__init__()
        self.dwconv = nn.Conv2d(dim, dim, 3, 1, 1, bias=True, groups=dim)

    def forward(self, x):
        x = self.dwconv(x)
        return x

def update_weight(model_dict, weight_dict):
    idx, temp_dict = 0, {}
    for k, v in weight_dict.items():
        if k in model_dict.keys() and np.shape(model_dict[k]) == np.shape(v):
            temp_dict[k] = v
            idx += 1
    model_dict.update(temp_dict)
    print(f'loading weights... {idx}/{len(model_dict)} items')
    return model_dict

def lsknet_t(weights=''):
    model = LSKNet(embed_dims=[32, 64, 160, 256], depths=[3, 3, 5, 2], drop_rate=0.1, drop_path_rate=0.1)
    if weights:
        model.load_state_dict(update_weight(model.state_dict(), torch.load(weights)['state_dict']))
    return model

def lsknet_s(weights=''):
    model = LSKNet(embed_dims=[64, 128, 256, 512], depths=[2, 2, 4, 2], drop_rate=0.1, drop_path_rate=0.1)
    if weights:
        model.load_state_dict(update_weight(model.state_dict(), torch.load(weights)['state_dict']))
    return model

if __name__ == '__main__':
    model = lsknet_t('lsk_t_backbone-2ef8a593.pth')
    inputs = torch.randn((1, 3, 640, 640))
    for i in model(inputs):
        print(i.size())

2.2 更改init.py文件

关键步骤二:修改modules文件夹下的__init__.py文件,先导入函数  

然后在下面的__all__中声明函数

2.3 添加yaml文件

关键步骤三:在/ultralytics/ultralytics/cfg/models/v8下面新建文件yolov8_LSKNet.yaml文件,粘贴下面的内容

  • OD【目标检测】
# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license
# YOLOv8 object detection model with P3-P5 outputs. For Usage examples see https://docs.ultralytics.com/tasks/detect

# Parameters
nc: 80  # number of classes
scales: # model compound scaling constants, i.e. 'model=yolov8n.yaml' will call yolov8.yaml with scale 'n'
  # [depth, width, max_channels]
  n: [0.33, 0.25, 1024]  # YOLOv8n summary: 225 layers,  3157200 parameters,  3157184 gradients,   8.9 GFLOPs
  s: [0.33, 0.50, 1024]  # YOLOv8s summary: 225 layers, 11166560 parameters, 11166544 gradients,  28.8 GFLOPs
  m: [0.67, 0.75, 768]   # YOLOv8m summary: 295 layers, 25902640 parameters, 25902624 gradients,  79.3 GFLOPs
  l: [1.00, 1.00, 512]   # YOLOv8l summary: 365 layers, 43691520 parameters, 43691504 gradients, 165.7 GFLOPs
  x: [1.00, 1.25, 512]   # YOLOv8x summary: 365 layers, 68229648 parameters, 68229632 gradients, 258.5 GFLOPs

# 0-P1/2
# 1-P2/4
# 2-P3/8
# 3-P4/16
# 4-P5/32

# YOLOv8.0n backbone
backbone:
  # [from, repeats, module, args]
  - [-1, 1, lsknet_t, []]  # 4
  - [-1, 1, SPPF, [1024, 5]]  # 5

# YOLOv8.0n head
head:
  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']] # 6
  - [[-1, 3], 1, Concat, [1]]  # 7 cat backbone P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 8

  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']] # 9
  - [[-1, 2], 1, Concat, [1]]  # 10 cat backbone P3
  - [-1, 3, C2f, [256]]  # 11 (P3/8-small)

  - [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]] # 12
  - [[-1, 8], 1, Concat, [1]]  # 13 cat head P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 14 (P4/16-medium)

  - [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]] # 15
  - [[-1, 5], 1, Concat, [1]]  # 16 cat head P5
  - [-1, 3, C2f, [1024]]  # 17 (P5/32-large)

  - [[11, 14, 17], 1, Detect, [nc]]  # Detect(P3, P4, P5)
  •  Seg【语义分割】
# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license
# YOLOv8 object detection model with P3-P5 outputs. For Usage examples see https://docs.ultralytics.com/tasks/detect

# Parameters
nc: 80  # number of classes
scales: # model compound scaling constants, i.e. 'model=yolov8n.yaml' will call yolov8.yaml with scale 'n'
  # [depth, width, max_channels]
  n: [0.33, 0.25, 1024]  # YOLOv8n summary: 225 layers,  3157200 parameters,  3157184 gradients,   8.9 GFLOPs
  s: [0.33, 0.50, 1024]  # YOLOv8s summary: 225 layers, 11166560 parameters, 11166544 gradients,  28.8 GFLOPs
  m: [0.67, 0.75, 768]   # YOLOv8m summary: 295 layers, 25902640 parameters, 25902624 gradients,  79.3 GFLOPs
  l: [1.00, 1.00, 512]   # YOLOv8l summary: 365 layers, 43691520 parameters, 43691504 gradients, 165.7 GFLOPs
  x: [1.00, 1.25, 512]   # YOLOv8x summary: 365 layers, 68229648 parameters, 68229632 gradients, 258.5 GFLOPs

# 0-P1/2
# 1-P2/4
# 2-P3/8
# 3-P4/16
# 4-P5/32

# YOLOv8.0n backbone
backbone:
  # [from, repeats, module, args]
  - [-1, 1, lsknet_t, []]  # 4
  - [-1, 1, SPPF, [1024, 5]]  # 5

# YOLOv8.0n head
head:
  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']] # 6
  - [[-1, 3], 1, Concat, [1]]  # 7 cat backbone P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 8

  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']] # 9
  - [[-1, 2], 1, Concat, [1]]  # 10 cat backbone P3
  - [-1, 3, C2f, [256]]  # 11 (P3/8-small)

  - [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]] # 12
  - [[-1, 8], 1, Concat, [1]]  # 13 cat head P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 14 (P4/16-medium)

  - [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]] # 15
  - [[-1, 5], 1, Concat, [1]]  # 16 cat head P5
  - [-1, 3, C2f, [1024]]  # 17 (P5/32-large)

  - [[11, 14, 17], 1, Segment, [nc, 32, 256]] # Segment(P3, P4, P5)
  • OBB【旋转检测】
# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license
# YOLOv8 object detection model with P3-P5 outputs. For Usage examples see https://docs.ultralytics.com/tasks/detect

# Parameters
nc: 80  # number of classes
scales: # model compound scaling constants, i.e. 'model=yolov8n.yaml' will call yolov8.yaml with scale 'n'
  # [depth, width, max_channels]
  n: [0.33, 0.25, 1024]  # YOLOv8n summary: 225 layers,  3157200 parameters,  3157184 gradients,   8.9 GFLOPs
  s: [0.33, 0.50, 1024]  # YOLOv8s summary: 225 layers, 11166560 parameters, 11166544 gradients,  28.8 GFLOPs
  m: [0.67, 0.75, 768]   # YOLOv8m summary: 295 layers, 25902640 parameters, 25902624 gradients,  79.3 GFLOPs
  l: [1.00, 1.00, 512]   # YOLOv8l summary: 365 layers, 43691520 parameters, 43691504 gradients, 165.7 GFLOPs
  x: [1.00, 1.25, 512]   # YOLOv8x summary: 365 layers, 68229648 parameters, 68229632 gradients, 258.5 GFLOPs

# 0-P1/2
# 1-P2/4
# 2-P3/8
# 3-P4/16
# 4-P5/32

# YOLOv8.0n backbone
backbone:
  # [from, repeats, module, args]
  - [-1, 1, lsknet_t, []]  # 4
  - [-1, 1, SPPF, [1024, 5]]  # 5

# YOLOv8.0n head
head:
  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']] # 6
  - [[-1, 3], 1, Concat, [1]]  # 7 cat backbone P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 8

  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']] # 9
  - [[-1, 2], 1, Concat, [1]]  # 10 cat backbone P3
  - [-1, 3, C2f, [256]]  # 11 (P3/8-small)

  - [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]] # 12
  - [[-1, 8], 1, Concat, [1]]  # 13 cat head P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 14 (P4/16-medium)

  - [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]] # 15
  - [[-1, 5], 1, Concat, [1]]  # 16 cat head P5
  - [-1, 3, C2f, [1024]]  # 17 (P5/32-large)

  - [[11, 14, 17], 1,  OBB, [nc, 1]] # OBB(P3, P4, P5)

温馨提示:因为本文只是对yolov8基础上添加模块,如果要对yolov8n/l/m/x进行添加则只需要指定对应的depth_multiple 和 width_multiple。不明白的同学可以看这篇文章: yolov8yaml文件解读——点击即可跳转  


# YOLOv8n
depth_multiple: 0.33  # model depth multiple
width_multiple: 0.25  # layer channel multiple
max_channels: 1024 # max_channels
 
# YOLOv8s
depth_multiple: 0.33  # model depth multiple
width_multiple: 0.50  # layer channel multiple
max_channels: 1024 # max_channels
 
# YOLOv8l 
depth_multiple: 1.0  # model depth multiple
width_multiple: 1.0  # layer channel multiple
max_channels: 512 # max_channels
 
# YOLOv8m
depth_multiple: 0.67  # model depth multiple
width_multiple: 0.75  # layer channel multiple
max_channels: 768 # max_channels
 
# YOLOv8x
depth_multiple: 1.33  # model depth multiple
width_multiple: 1.25  # layer channel multiple
max_channels: 512 # max_channels

2.4 注册模块

关键步骤四:在task.py的parse_model函数替换为下面的内容

def parse_model(d, ch, verbose=True):  # model_dict, input_channels(3)
    """Parse a YOLO model.yaml dictionary into a PyTorch model."""
    import ast
 
    # Args
    max_channels = float("inf")
    nc, act, scales = (d.get(x) for x in ("nc", "activation", "scales"))
    depth, width, kpt_shape = (d.get(x, 1.0) for x in ("depth_multiple", "width_multiple", "kpt_shape"))
    if scales:
        scale = d.get("scale")
        if not scale:
            scale = tuple(scales.keys())[0]
            LOGGER.warning(f"WARNING ⚠️ no model scale passed. Assuming scale='{scale}'.")
        depth, width, max_channels = scales[scale]
 
    if act:
        Conv.default_act = eval(act)  # redefine default activation, i.e. Conv.default_act = nn.SiLU()
        if verbose:
            LOGGER.info(f"{colorstr('activation:')} {act}")  # print
 
    if verbose:
        LOGGER.info(f"\n{'':>3}{'from':>20}{'n':>3}{'params':>10}  {'module':<45}{'arguments':<30}")
    ch = [ch]
    is_backbone = False
    layers, save, c2 = [], [], ch[-1]  # layers, savelist, ch out
    for i, (f, n, m, args) in enumerate(d["backbone"] + d["head"]):  # from, number, module, args
        m = getattr(torch.nn, m[3:]) if "nn." in m else globals()[m]  # get module
        for j, a in enumerate(args):
            if isinstance(a, str):
                with contextlib.suppress(ValueError):
                    args[j] = locals()[a] if a in locals() else ast.literal_eval(a)
 
        n = n_ = max(round(n * depth), 1) if n > 1 else n  # depth gain
        if m in (
                Classify,
                Conv,
                ConvTranspose,
                GhostConv,
                Bottleneck,
                GhostBottleneck,
                SPP,
                SPPF,
                DWConv,
                Focus,
                BottleneckCSP,
                C1,
                C2,
                C2f,
                C2fAttn,
                C3,
                C3TR,
                C3Ghost,
                nn.ConvTranspose2d,
                DWConvTranspose2d,
                C3x,
                RepC3,
        ):
            c1, c2 = ch[f], args[0]
            if c2 != nc:  # if c2 not equal to number of classes (i.e. for Classify() output)
                c2 = make_divisible(min(c2, max_channels) * width, 8)
            if m is C2fAttn:
                args[1] = make_divisible(min(args[1], max_channels // 2) * width, 8)  # embed channels
                args[2] = int(
                    max(round(min(args[2], max_channels // 2 // 32)) * width, 1) if args[2] > 1 else args[2]
                )  # num heads
 
            args = [c1, c2, *args[1:]]
            if m in (BottleneckCSP, C1, C2, C2f, C2fAttn, C3, C3TR, C3Ghost, C3x, RepC3):
                args.insert(2, n)  # number of repeats
                n = 1
        elif m is AIFI:
            args = [ch[f], *args]
        elif m in (HGStem, HGBlock):
            c1, cm, c2 = ch[f], args[0], args[1]
            args = [c1, cm, c2, *args[2:]]
            if m is HGBlock:
                args.insert(4, n)  # number of repeats
                n = 1
        elif m in (EfficientViT_M0, EfficientViT_M1, EfficientViT_M2, EfficientViT_M3, EfficientViT_M4, EfficientViT_M5,):
            m = m(*args)
            c2 = m.channel
        elif m is ResNetLayer:
            c2 = args[1] if args[3] else args[1] * 4
        elif m is nn.BatchNorm2d:
            args = [ch[f]]
        elif m is Concat:
            c2 = sum(ch[x] for x in f)
        elif m in (Detect, WorldDetect, Segment, Pose, OBB, ImagePoolingAttn):
            args.append([ch[x] for x in f])
            if m is Segment:
                args[2] = make_divisible(min(args[2], max_channels) * width, 8)
        elif m is RTDETRDecoder:  # special case, channels arg must be passed in index 1
            args.insert(1, [ch[x] for x in f])
        else:
            c2 = ch[f]
 
        if isinstance(c2, list):
            is_backbone = True
            m_ = m
            m_.backbone = True
        else:
            m_ = nn.Sequential(*(m(*args) for _ in range(n))) if n > 1 else m(*args)  # module
        t = str(m)[8:-2].replace('__main__.', '')  # module type
        m.np = sum(x.numel() for x in m_.parameters())  # number params
        m_.i, m_.f, m_.type, m_.np = i + 4 if is_backbone else i, f, t, m.np  # attach index, 'from' index, type, number params
        if verbose:
            LOGGER.info(f'{i:>3}{str(f):>20}{n_:>3}{m.np:10.0f}  {t:<45}{str(args):<30}')  # print
        save.extend(x % (i + 4 if is_backbone else i) for x in ([f] if isinstance(f, int) else f) if
                    x != -1)  # append to savelist
        layers.append(m_)
        if i == 0:
            ch = []
        if isinstance(c2, list):
            ch.extend(c2)
            for _ in range(5 - len(ch)):
                ch.insert(0, 0)
        else:
            ch.append(c2)
    return nn.Sequential(*layers), sorted(save)

2.5 替换函数

关键步骤五:在task.py的BaseModel类下的_predict_once函数替换为下面的内容

    def _predict_once(self, x, profile=False, visualize=False, embed=None):
        """
        Perform a forward pass through the network.
        Args:
            x (torch.Tensor): The input tensor to the model.
            profile (bool):  Print the computation time of each layer if True, defaults to False.
            visualize (bool): Save the feature maps of the model if True, defaults to False.
            embed (list, optional): A list of feature vectors/embeddings to return.
        Returns:
            (torch.Tensor): The last output of the model.
        """
        y, dt, embeddings = [], [], []  # outputs
        for m in self.model:
            if m.f != -1:  # if not from previous layer
                x = (
                    y[m.f]
                    if isinstance(m.f, int)
                    else [x if j == -1 else y[j] for j in m.f]
                )  # from earlier layers
            if profile:
                self._profile_one_layer(m, x, dt)
            if hasattr(m, "backbone"):
                x = m(x)
                for _ in range(5 - len(x)):
                    x.insert(0, None)
                for i_idx, i in enumerate(x):
                    if i_idx in self.save:
                        y.append(i)
                    else:
                        y.append(None)
                # for i in x:
                #     if i is not None:
                #         print(i.size())
                x = x[-1]
            else:
                x = m(x)  # run
                y.append(x if m.i in self.save else None)  # save output
            if visualize:
                feature_visualization(x, m.type, m.i, save_dir=visualize)
            if embed and m.i in embed:
                embeddings.append(
                    nn.functional.adaptive_avg_pool2d(x, (1, 1)).squeeze(-1).squeeze(-1)
                )  # flatten
                if m.i == max(embed):
                    return torch.unbind(torch.cat(embeddings, 1), dim=0)
        return x

2.6 执行程序

在train.py中,将model的参数路径设置为yolov8_LSKNet.yaml的路径

建议大家写绝对路径,确保一定能找到

from ultralytics import YOLO
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')
from pathlib import Path
 
if __name__ == '__main__':
 
 
    # 加载模型
    model = YOLO("ultralytics/cfg/v8/yolov8.yaml")  # 你要选择的模型yaml文件地址
    # Use the model
    results = model.train(data=r"你的数据集的yaml文件地址",
                          epochs=100, batch=16, imgsz=640, workers=4, name=Path(model.cfg).stem)  # 训练模型

🚀运行程序,如果出现下面的内容则说明添加成功🚀 

 1                  -1  1    164608  ultralytics.nn.modules.block.SPPF            [256, 256, 5]                 
  2                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']          
  3             [-1, 3]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
  4                  -1  1    152320  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [416, 128, 1]                 
  5                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']          
  6             [-1, 2]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
  7                  -1  1     37248  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [192, 64, 1]                  
  8                  -1  1     36992  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [64, 64, 3, 2]                
  9             [-1, 8]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 10                  -1  1    123648  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [192, 128, 1]                 
 11                  -1  1    147712  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [128, 128, 3, 2]              
 12             [-1, 5]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 13                  -1  1    493056  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [384, 256, 1]                 
 14        [11, 14, 17]  1    897664  ultralytics.nn.modules.head.Detect           [80, [64, 128, 256]]          
YOLOv8_lskNet summary: 443 layers, 6043438 parameters, 6043422 gradients

3. 完整代码分享

https://pan.baidu.com/s/1LNUD1Ge67rHZSzlnaQ2rXw?pwd=yw28

 提取码: yw28 

4. GFLOPs

关于GFLOPs的计算方式可以查看:百面算法工程师 | 卷积基础知识——Convolution

未改进的YOLOv8nGFLOPs

img

改进后的GFLOPs

现在手上没有卡了,等过段时候有卡了把这补上,需要的同学自己测一下

5. 进阶

可以与其他的注意力机制或者损失函数等结合,进一步提升检测效果

6. 总结

LSKBlock的主要原理是通过动态调整感受野来捕捉不同尺度和上下文信息,以提高目标检测的准确性。其核心机制包括使用大核卷积的序列分解来扩展感受野,并通过深度卷积逐步增加核大小和扩张率,确保特征提取的有效性和计算效率。此外,LSKBlock采用空间选择机制,对不同感受野下的特征进行动态加权和合并,从而适应不同目标在空间上的变化。这种设计使得LSKBlock能够在保持高效计算的同时,灵活地适应各种目标和背景的复杂性,提高了遥感图像中目标检测的精度。

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Steinberg SpectraLayers Pro for Mac是一款专为音频专业人士设计的专业音频频谱编辑器&#xff0c;它以其强大的频谱编辑功能和直观的操作界面&#xff0c;在音频处理领域树立了新的标杆。该软件不仅为音频编辑工作带来了前所未有的精确度和灵活性&#xff0c;还极大地提升了音…

map/set和unordered_map/unordered_set的区别及使用情况

map/set和unordered_map/unordered_set的区别 容器底层数据结构是否有序实现版本复杂度迭代器map/set红黑树有序C98O(logN&#xff09;双向迭代器unordered_map/unordered_set哈希表/散列表无序C11O(1)单向迭代器 unordered_set无序的&#xff08;VS下&#xff09; void uno…

文件长度超出芯片容量, 超出部份将被忽略!ch341a编程器报错解决方法

出现这个错误提示&#xff0c;说明你正在刷的是华硕主板的cap格式BIOS文件。 编程器不支持这种文件&#xff0c;需要转换成编程器专用版本BIOS文件。 华硕cap格式BIOS转编程器bios文件&#xff0c;转换工具下载地址&#xff1a;https://download.csdn.net/download/baiseled/88…

CentOS 7设置静态IP地址的详细指南

CentOS 7设置静态IP地址的详细指南 配置静态IP地址是服务器或虚拟机管理的重要步骤之一&#xff0c;特别是在需要稳定、可预测的网络环境时。本文将详细介绍如何在CentOS 7上设置静态IP地址&#xff0c;帮助确保你的系统网络配置符合需求。 1. 查看当前网络配置 在进行任何更…

【SpringMVC】详细了解SpringMVC中WEB-INF 目录资源,视图解析器和静态资源放行的使用。

目录 1. 回顾SpringMVC请求转发和重定向 2. WEB-INF资源目录 3. 视图解析器 4. 静态资源放行 1. 回顾SpringMVC请求转发和重定向 概念&#xff1a;在一个项目中功能非常多&#xff0c;也就意味着有非常多的Servlet&#xff0c;不同的Servlet的职不 同 &#xff0c;而用户发起…

开源网络评论引擎Comentario

什么是 Comentario &#xff1f; Comentario 是一个轻量级评论平台&#xff0c;您可以使用 Docker 轻松自行托管。这一切都是为了简单和隐私。Comentario 是用 Go 编写的&#xff0c;使其快速且易于使用。支持 Markdown 语法、Disqus 导入、评论投票、垃圾邮件和毒性过滤器、审…