YOLOv8改进 - 注意力篇 - 引入LSKA注意力机制

news2024/9/29 18:41:52

一、本文介绍

作为入门性篇章,这里介绍了LSKA注意力在YOLOv8中的使用。包含LSKA原理分析,LSKA的代码、LSKA的使用方法、以及添加以后的yaml文件及运行记录。

二、LSKA原理分析

LSKA官方论文地址:LSKA文章

LSKA注意力机制(大可分离内核注意力):LSKA将深度卷积层的二维卷积核分解为级联的水平和垂直的1-D核。提出的分解允许在注意力模块中直接使用大核的深度卷积层,而不需要任何额外的模块。

在VAN中LSKA模块能够达到与标准LKA模块相当的性能,并降低了计算复杂性和内存占用。随着核尺寸的增加,LSKA设计使VAN更偏向于物体的形状而非纹理。

相关代码:

LSKA注意力的代码,如下。

class LSKA(nn.Module):
    # Large-Separable-Kernel-Attention
    def __init__(self, dim, k_size=7):
        super().__init__()

        self.k_size = k_size

        if k_size == 7:
            self.conv0h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 3), stride=(1,1), padding=(0,(3-1)//2), groups=dim)
            self.conv0v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(3, 1), stride=(1,1), padding=((3-1)//2,0), groups=dim)
            self.conv_spatial_h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 3), stride=(1,1), padding=(0,2), groups=dim, dilation=2)
            self.conv_spatial_v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(3, 1), stride=(1,1), padding=(2,0), groups=dim, dilation=2)
        elif k_size == 11:
            self.conv0h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 3), stride=(1,1), padding=(0,(3-1)//2), groups=dim)
            self.conv0v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(3, 1), stride=(1,1), padding=((3-1)//2,0), groups=dim)
            self.conv_spatial_h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 5), stride=(1,1), padding=(0,4), groups=dim, dilation=2)
            self.conv_spatial_v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(5, 1), stride=(1,1), padding=(4,0), groups=dim, dilation=2)
        elif k_size == 23:
            self.conv0h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 5), stride=(1,1), padding=(0,(5-1)//2), groups=dim)
            self.conv0v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(5, 1), stride=(1,1), padding=((5-1)//2,0), groups=dim)
            self.conv_spatial_h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 7), stride=(1,1), padding=(0,9), groups=dim, dilation=3)
            self.conv_spatial_v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(7, 1), stride=(1,1), padding=(9,0), groups=dim, dilation=3)
        elif k_size == 35:
            self.conv0h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 5), stride=(1,1), padding=(0,(5-1)//2), groups=dim)
            self.conv0v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(5, 1), stride=(1,1), padding=((5-1)//2,0), groups=dim)
            self.conv_spatial_h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 11), stride=(1,1), padding=(0,15), groups=dim, dilation=3)
            self.conv_spatial_v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(11, 1), stride=(1,1), padding=(15,0), groups=dim, dilation=3)
        elif k_size == 41:
            self.conv0h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 5), stride=(1,1), padding=(0,(5-1)//2), groups=dim)
            self.conv0v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(5, 1), stride=(1,1), padding=((5-1)//2,0), groups=dim)
            self.conv_spatial_h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 13), stride=(1,1), padding=(0,18), groups=dim, dilation=3)
            self.conv_spatial_v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(13, 1), stride=(1,1), padding=(18,0), groups=dim, dilation=3)
        elif k_size == 53:
            self.conv0h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 5), stride=(1,1), padding=(0,(5-1)//2), groups=dim)
            self.conv0v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(5, 1), stride=(1,1), padding=((5-1)//2,0), groups=dim)
            self.conv_spatial_h = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(1, 17), stride=(1,1), padding=(0,24), groups=dim, dilation=3)
            self.conv_spatial_v = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=(17, 1), stride=(1,1), padding=(24,0), groups=dim, dilation=3)

        self.conv1 = nn.Conv2d(dim, dim, 1)

    def forward(self, x):
        u = x.clone()
        attn = self.conv0h(x)
        attn = self.conv0v(attn)
        attn = self.conv_spatial_h(attn)
        attn = self.conv_spatial_v(attn)
        attn = self.conv1(attn)
        return u * attn

四、YOLOv8中LSKA使用方法

1.YOLOv8中添加LSKA模块:

首先在ultralytics/nn/modules/conv.py最后添加LSKA模块的代码。

2.在conv.py的开头__all__ = 内添加LSKA模块的类别名:

3.在同级文件夹下的__init__.py内添加LSKA的相关内容:(分别是from .conv import LSKA ;以及在__all__内添加LSKA)

4.在ultralytics/nn/tasks.py进行LSKA注意力机制的注册,以及在YOLOv8的yaml配置文件中添加LSKA即可。

首先打开task.py文件,按住Ctrl+F,输入parse_model进行搜索。找到parse_model函数。在其最后一个else前面添加以下注册代码:

        elif m in {LSKA}:
            args = [ch[f], *args]

然后,就是新建一个名为YOLOv8_LSKA.yaml的配置文件:(路径:ultralytics/cfg/models/v8/YOLOv8_LSKA.yaml)

# 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 CPAM-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

# YOLOv8.0n backbone
backbone:
  # [from, repeats, module, args]
  - [-1, 1, Conv, [64, 3, 2]]  # 0-P1/2
  - [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]]  # 1-P2/4
  - [-1, 3, C2f, [128, True]]
  - [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]]  # 3-P3/8
  - [-1, 6, C2f, [256, True]]
  - [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]]  # 5-P4/16
  - [-1, 6, C2f, [512, True]]
  - [-1, 1, Conv, [1024, 3, 2]]  # 7-P5/32
  - [-1, 3, C2f, [1024, True]]
  - [-1, 1, LSKA, [7]]#11代表卷积核大小,可以填写7、11、23、35、41、53
  - [-1, 1, SPPF, [1024, 5]]  # 9

# YOLOv8.0n head
head:
  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']]
  - [[-1, 6], 1, Concat, [1]]  # cat backbone P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 12

  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']]
  - [[-1, 4], 1, Concat, [1]]  # cat backbone P3
  - [-1, 3, C2f, [256]]  # 15 (P3/8-small)

  - [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]]
  - [[-1, 13], 1, Concat, [1]]  # cat head P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 18 (P4/16-medium)

  - [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]]
  - [[-1, 10], 1, Concat, [1]]  # cat head P5
  - [-1, 3, C2f, [1024]]  # 21 (P5/32-large)

  - [[16, 19, 22], 1, Detect, [nc]]  # Detect(P3, P4, P5)

其中参数中nc,由自己的数据集决定。本文测试,采用的coco8数据集,有80个类别。

在根目录新建一个train.py文件,内容如下

from ultralytics import YOLO

with warnings.catch_warnings():
    warnings.simplefilter("ignore")
# 加载一个模型
    model = YOLO('ultralytics/cfg/models/v8/YOLOv8_LSKA.yaml')  # 从YAML建立一个新模型
# 训练模型
    results = model.train(data='ultralytics/cfg/datasets/coco8.yaml', epochs=1,imgsz=640,optimizer="SGD")

训练输出:​

五、总结

以上就是LSKA的原理及使用方式,但具体LSKA注意力机制的具体位置放哪里,效果更好。需要根据不同的数据集做相应的实验验证。希望本文能够帮助你入门YOLO中注意力机制的使用。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/2177554.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

胤娲科技:揭秘AI记忆宫殿—LLM如何用动画玩转乔丹打篮球的秘密

当AI遇上“乔丹打篮球”,真相竟然藏在动画里? 想象一下,你向一位AI大模型轻声询问:“迈克尔・乔丹从事的体育运动是……”几乎在瞬间,它就自信满满地回答:“篮球!” 这一刻,你是否曾…

ROS理论与实践学习笔记——2 ROS通信机制之服务通信

服务通信也是ROS中一种极其常用的通信模式,服务通信是基于请求响应模式的,是一种应答机制。也即: 一个节点A向另一个节点B发送请求,B接收处理请求并产生响应结果返回给A,用于偶然的、对时时性有要求、有一定逻辑处理需求的数据传输…

电脑usb接口控制软件有哪些?六款软件帮你轻松管控USB端口!

小明(疑惑地):“小李,我们公司最近对数据安全特别重视,我听说可以通过软件来控制电脑的USB接口,防止数据泄露。你知道有哪些好用的USB接口控制软件吗?” 小李(自信地)&a…

双十一买什么好?五大双十一好物推荐!

每年的双十一购物节都是消费者期待已久的盛事,届时各大电商平台纷纷推出优惠活动,吸引了无数购物爱好者的目光。双十一买什么好?为了帮助大家在双十一期间高效购物,我们精心挑选了五大双十一好物推荐!这些产品不仅在品…

C++之STL—函数对象谓词

函数对象(仿函数) 函数对象(仿函数)是一个**类**,不是一个函数 类名() 仿函数 直接调用: 、 谓词 定义:返回类型为bool 类型的仿函数 一元谓词:operator()接受一个参数 二元谓词&a…

智能家居新体验:Zigbee2MQTT与Tuya生态的完美结合

01 前言 本文章原文发表于我的微信公众号,请大家关注阅读,涉及的源代码等都在公众号,请搜索公众号: 智能家居NodeRed和HomeAssistant 即可关注。 02 概述 在智能家居领域,Zigbee2MQTT已经成为了许多爱好者和开发者的…

常见字符函数和字符串函数(下)

1. strncpy 函数的使用 将源的前 number 个字符复制到目标。如果在复制 num 个字符之前找到源 C 字符串的末尾(由 null 字符表示),则目标将填充零,直到写入总数 num 个字符为止。如果 source 长于 num,则不会在 destin…

目标检测 DETR(2020)

文章目录 前言backbone位置编码(二维)encoder、decoderprediction heads损失函数计算 前言 DETR全称是Detection Transformer,是首个基于Transformer的端到端目标检测网络,最大的特点就是不需要预定义的先验anchor,也…

项目没亮点?那就来学下pk功能设计吧

先赞后看,南哥助你Java进阶一大半 麻省理工学院开源的Redis adapter适配器,可以将事件广播到多个单独的 socket.io 服务器节点。这一点和下文精彩的内容相关。 我是南哥,一个Java学习与进阶的领路人。 相信对你通关面试、拿下Offer进入心心念…

湖州市自闭症寄宿学校:个性化教育培养孩子潜能

在湖州市,自闭症寄宿学校正积极探索个性化教育的道路,致力于为自闭症儿童提供最适合他们成长与发展的教育环境。这一理念不仅在当地得到了实践,更在全国范围内产生了深远的影响。今天,我们将目光投向广州,深入了解星贝…

头戴式蓝牙耳机哪个品牌比较好?西圣、声阔、QCY热款实测性能PK

头戴式蓝牙耳机凭借其卓越的音质表现、沉浸式的听音体验以及出色的降噪功能,成为了众多音乐爱好者和通勤人士的首选,随着技术的不断进步,西圣、声阔、QCY等知名品牌纷纷推出了各具魅力的头戴式蓝牙耳机产品,面对它们家的耳机&…

十进制与ip地址转换公式(EXCEL公式)

1、十进制转为ip地址公式 TEXT(INT(C2/16777216),“0”)&“.”&TEXT(INT((C2-INT(C2/16777216)*16777216)/65536),“0”)&“.”&TEXT(INT((C2-INT(C2/16777216)*16777216-INT((C2-INT(C2/16777216)*16777216)/65536)*65536)/256),“0”)&“.”&TEXT(MO…

城市空间设计对居民生活质量的影响:构建宜居城市的蓝图

在快节奏的现代生活中,城市不仅是经济活动的中心,更是人们生活、工作、休闲的综合载体。本文旨在深入探讨城市空间设计如何通过科学规划、人性化考量以及生态融合,为居民打造更加宜居、和谐的生活环境。 1. 促进社区互动与归属感 城市空间设…

揭秘FlashAttention:提升注意力计算的速度与内存效率

论文题目:FlashAttention: Fast and Memory-Efficient Exact Attention with IO-Awareness 论文地址:https://arxiv.org/pdf/2205.14135 今天分享一篇论文《FlashAttention: Fast and Memory-Efficient Exact Attention with IO-Awareness》,…

The First项目报告:解读跨链互操作性平台Wormhole

在加密领域,随着公链种类越来越丰富,彼此之间的相对独立,犹如一座座孤悬海外的孤岛,不利于自身生态的发展,因此从资产跨链开始,越来越多的跨链技术被研发出来,多链成为当前区块链的主流概念&…

2024.9.26C++作业

1. 什么是虚函数,什么是纯虚函数? 1.虚函数在基类中声明,使用virtual关键字修饰成员函数,并且允许在派生类中重写。 2.在运行时,允许基类指针或者引用调用这个函数时,根据实际对象类型调用派生类&#xff…

安卓主板_MTK4G/5G音视频记录仪整机及方案定制

音视频记录仪方案,采用联发科MT6877平台八核2* A78 6* A55主频高达2.4GHz, 具有高能低耗特性,搭载Android 12.0智能操作系统,可选4GB32GB/6GB128GB内存,运行流畅。主板集成NFC、双摄像头、防抖以及多种无线数据连接,支…

YOLOv8改进,YOLOv8改进损失函数采用Powerful-IoU(2024年最新IOU),助力涨点

摘要 边界框回归(BBR)是目标检测中的核心任务之一,BBR损失函数显著影响其性能。然而,观察到现有基于IoU的损失函数存在不合理的惩罚因子,导致回归过程中锚框扩展,并显著减缓收敛速度。为了解决这个问题,深入分析了锚框扩展的原因。针对这个问题,提出了一种新的Powerfu…

【C++】类和对象<上>(类的定义,类域,实例化,this指针)

目录 一. 类的定义 【对比c】结构体和类的区别 1. 称呼:变量 or 对象? 2. 类型: 3. 访问限定: 4. c和c结构体使用 5. 相同点: 二. 类域 三. 实例化 1. 1对N 2. 计算大小只考虑成员变量 3. 到此一游 四. …

【深度学习】04-Cnn卷积神经网络-01- 卷积神经网络概述/卷积层/池化层/分类案例精讲

卷积神经网络(CNN,Convolutional Neural Network)是专门用于处理图像数据的神经网络。 图像的基本概念 图像其实是数组: ndarray -> [高,宽,3通道] --> uint8 每个值取值范围0-255,那么…