YOLOv5改进(CoordConv)

本文介绍了如何在YOLOv5模型中集成CoordConv模块,通过增加输入特征的i、j坐标信息,提高卷积层的定位精度。作者还提供了模型结构和yaml配置文件示例,展示了CoordConv如何应用于不同层级的特征融合。
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1.CoodConev原文地址:

 https://arxiv.org/pdf/1807.03247v2.pdf

2.改进策略,在原有卷积上增加了i、j坐标

3.方法:

(1)将下面代码放到models/commen.py中

lass AddCoords(nn.Module):
 
    def __init__(self, with_r=False):
        super().__init__()
        self.with_r = with_r
 
    def forward(self, input_tensor):
        """
        Args:
            input_tensor: shape(batch, channel, x_dim, y_dim)
        """
        batch_size, _, x_dim, y_dim = input_tensor.size()
 
        xx_channel = torch.arange(x_dim).repeat(1, y_dim, 1)
        yy_channel = torch.arange(y_dim).repeat(1, x_dim, 1).transpose(1, 2)
 
        xx_channel = xx_channel.float() / (x_dim - 1)
        yy_channel = yy_channel.float() / (y_dim - 1)
 
        xx_channel = xx_channel * 2 - 1
        yy_channel = yy_channel * 2 - 1
 
        xx_channel = xx_channel.repeat(batch_size, 1, 1, 1).transpose(2, 3)
        yy_channel = yy_channel.repeat(batch_size, 1, 1, 1).transpose(2, 3)
 
        ret = torch.cat([
            input_tensor,
            xx_channel.type_as(input_tensor),
            yy_channel.type_as(input_tensor)], dim=1)
 
        if self.with_r:
            rr = torch.sqrt(torch.pow(xx_channel.type_as(input_tensor) - 0.5, 2) + torch.pow(yy_channel.type_as(input_tensor) - 0.5, 2))
            ret = torch.cat([ret, rr], dim=1)
 
        return ret
 
 
class CoordConv(nn.Module):
 
    def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=1, stride=1, with_r=False):
        super().__init__()
        self.addcoords = AddCoords(with_r=with_r)
        in_channels += 2
        if with_r:
            in_channels += 1
        self.conv = Conv(in_channels, out_channels, k=kernel_size, s=stride)
 
    def forward(self, x):
        x = self.addcoords(x)
        x = self.conv(x)
        return x
2.将CoordConv加到models/yolo.py的parse_model中

3.构建yaml文件

# Parameters
nc: 1  # number of classes
depth_multiple: 0.33  # model depth multiple
width_multiple: 0.50  # layer channel multiple
anchors:
  - [10,13, 16,30, 33,23]  # P3/8
  - [30,61, 62,45, 59,119]  # P4/16
  - [116,90, 156,198, 373,326]  # P5/32
# YOLOv5 v6.0 backbone
backbone:
  # [from, number, module, args]
  [[-1, 1, Conv, [64, 6, 2, 2]],  # 0-P1/2
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]],  # 1-P2/4
   [-1, 3, C3, [128]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],  # 3-P3/8
   [-1, 6, C3, [256]],
   [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]],  # 5-P4/16
   [-1, 9, C3, [512]],
   [-1, 1, Conv, [1024, 3, 2]],  # 7-P5/32
   [-1, 3, C3, [1024]],
   [-1, 1, SPPF, [1024, 5]],  # 9
  ]
 
# YOLOv5 v6.0 head
head:
  [[-1, 1, CoordConv, [512, 1, 1]],
   [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],
   [[-1, 6], 1, Concat, [1]],  # cat backbone P4
   [-1, 3, C3, [512, False]],  # 13
 
   [-1, 1, CoordConv, [256, 1, 1]],
   [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],
   [[-1, 4], 1, Concat, [1]],  # cat backbone P3
   [-1, 3, C3, [256, False]],  # 17 (P3/8-small)
 
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],
   [[-1, 14], 1, Concat, [1]],  # cat head P4
   [-1, 3, C3, [512, False]],  # 20 (P4/16-medium)
 
   [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]],
   [[-1, 10], 1, Concat, [1]],  # cat head P5
   [-1, 3, C3, [1024, False]],  # 23 (P5/32-large)
 
   [17, 1, CoordConv, [256, 1 ]], # 24
   [20, 1, CoordConv, [512, 1]], # 25
   [23, 1, CoordConv, [1024, 1]], # 26
 
   [[24, 25, 26], 1, Detect, [nc, anchors]],  # Detect(P3, P4, P5)
  ]
4.运行
————————————————

                            版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
                        
原文链接:https://blog.youkuaiyun.com/eagleflying_cau/article/details/131150638

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### YOLOv8模型的改进方法与优化方案 #### 1. 使用FasterBlock和C2f结构 通过采用FasterBlock和C2f结构,可以在减少参数量的同时有效维持甚至提升YOLOv8模型的性能。这些创新设计使得改进后的YOLOv8模型在COCO数据集上的mAP指标表现优异,在某些小目标检测场景下还实现了进一步的精度提升[^1]。 #### 2. 引入注意力机制 注意力机制是提高模型精度的重要工具之一。例如,SENet(Squeeze-and-Excitation Network)可以通过学习每个通道的重要性权重来强化关键特征,从而显著改善模型的表现。这种技术可以直接应用于YOLOv8中,帮助其更高效地聚焦于目标区域[^2]。 #### 3. PAN-FPN架构优化 PAN-FPN作为双流特征金字塔网络,不仅提升了速度,还在一定程度上增强了模型的鲁棒性和准确性。然而,为了实现最佳性能,还需要针对特定操作进行图级优化,例如调整cat前后scale的比例以及优化CBS卷积模块和C3模块的设计[^3]。 #### 4. CoordConv的应用 CoordConv是一种特殊的卷积方式,它通过对输入坐标附加额外的信息来打破传统卷积运算中的平移不变性假设。尽管这种方法可能会略微增加计算成本,但它有助于解决因位置敏感问题而导致的预测偏差。具体实施时可考虑仅替换FPN部分的1×1卷积层及检测头部的第一层卷积层以平衡效率与效果[^4]。 ```python import torch.nn as nn class CustomHead(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels): super(CustomHead, self).__init__() self.coord_conv = CoordConv(in_channels=in_channels, out_channels=out_channels, kernel_size=1) def forward(self, x): return self.coord_conv(x) ``` 以上代码片段展示了如何利用CoordConv替代标准卷积层的一个简单例子。 ### 结论 综上所述,从多个维度出发——包括但不限于新型构建单元的选择、高级特性提取策略的融入以及特殊算子的支持——均能为YOLOv8带来不同程度上的改良增益。实际应用过程中需综合考量资源约束条件与业务需求特点选取最适配的技术路径组合。
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