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

### 如何优化 YOLOv8 的 Conv 卷积层 #### 使用 CoordConv 替换传统 Conv 为了使卷积层能更好地处理需要空间感知的任务,可以采用 CoordConv 来替代传统的 Conv 层。这种改动不仅简单而且强大,通过向输入特征图中嵌入显式的坐标信息,使得模型能够更加高效地学习空间变换,进而提升不同应用场景下的表现效果[^1]。 ```python import torch.nn as nn class CoordConv(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size, stride=1, padding=0): super(CoordConv, self).__init__() self.conv = nn.Conv2d(in_channels + 2, out_channels, kernel_size, stride, padding) def forward(self, x): b, _, h, w = x.size() xx_channel = torch.arange(w).repeat(1, h, 1) yy_channel = torch.arange(h).repeat(1, w, 1).transpose(1, 2) xx_channel = xx_channel.float() / (w - 1) yy_channel = yy_channel.float() / (h - 1) xx_channel = xx_channel * 2 - 1 yy_channel = yy_channel * 2 - 1 repeat_shape = [b, 1, 1, 1] xx_channel = xx_channel.unsqueeze(0).unsqueeze(0).repeat(repeat_shape) yy_channel = yy_channel.unsqueeze(0).unsqueeze(0).repeat(repeat_shape) ret = torch.cat([x, xx_channel, yy_channel], dim=1) return self.conv(ret) ``` #### 引入 ODConv 提升检测精度 另一种有效的改进方法是在 YOLOv8 中集成 ODConv 卷积操作。ODConv 能够增强目标检测的效果,有助于提高模型的整体性能指标。这种方法特别适用于那些追求更高准确度的应用场景[^2]。 #### 应用 OREPA 进一步强化网络结构 除了上述两种方式外,还可以考虑利用 OREPA 技术来加强 YOLOv8 架构中的卷积部分。具体来说就是调整配置文件 `yolov8_OREPA.yaml` 并按照给定参数设置进行训练,以此达到更好的识别能力[^3]。 ```yaml # cfg/models/v8/yolov8_OREPA.yaml snippet backbone: ... block: RepVGGBlock # Use RepVGG blocks instead of standard ones. neck: type: 'RepBiFPN' head: ... act: SiLU ```
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