TPH-YOLOv5:基于Transformer检测头改进YOLOv5的无人机目标检测

博客介绍了TPH - YOLOv5,它基于Transformer检测头对YOLOv5进行改进,主要应用于无人机目标检测,涉及深度学习和目标检测技术。

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### Transformer模型中的检测头 在计算机视觉领域,基于Transformer架构的模型逐渐成为主流。对于目标检测任务而言,检测头的设计至关重要。不同于传统的卷积神经网络(CNN),Transformer能够更好地捕捉全局依赖关系。 #### DETR: Deformable DETR 和其他变体 DETR (Detection Transformer)[^3] 是最早将Transformer应用于目标检测的经典工作之一。其核心在于利用编码器-解码器结构来处理图像特征并生成最终的检测结果。具体来说: - **编码阶段**: 使用CNN提取基础特征图; - **解码阶段**: 解码器接收来自编码器的特征表示,并通过自注意力机制学习查询向量(query vectors)与位置嵌入(position embeddings)之间的交互;这些查询向量对应于潜在的对象实例。 为了完成实际的任务——即定位和分类物体,DETR采用了简单的前馈网络(FFN)作为检测头。此模块负责从解码后的特征中预测边界框坐标和类别得分。 ```python class DetectionHead(nn.Module): def __init__(self, d_model=256, n_classes=91): super(DetectionHead, self).__init__() # 边界框回归分支 self.bbox_embed = MLP(d_model, d_model, 4, 3) # 类别分类分支 self.class_embed = nn.Linear(d_model, n_classes) def forward(self, hs): outputs_class = self.class_embed(hs) outputs_coord = self.bbox_embed(hs).sigmoid() out = {'pred_logits': outputs_class[-1], 'pred_boxes': outputs_cond} return out ``` 上述代码展示了如何构建一个基本的检测头组件。`MLP`代表一个多层感知机用于估计边界框的位置偏移,而线性变换(`nn.Linear`)则用来计算类别的概率分布。 值得注意的是,在某些改进版本如Deformable DETR中,会进一步优化这一过程,比如加入可变形卷积(deformable convolution)以增强空间采样的灵活性[^4]。 #### 实现细节 当部署这样的检测系统时,除了定义好检测头外,还需要考虑损失函数的选择、训练策略等方面的问题。通常情况下,交叉熵损失被广泛应用于衡量分类误差,而平滑L1损失(smooth L1 loss)则是评估边框坐标的准确性的好工具。
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