YOLOv5改进 | Conv篇 | DiverseBranchBlock(DBB)多元分支模块(有效涨点)

本文详细介绍了如何在YOLOv5中应用Diverse Branch Block (DBB),这是一种增强卷积神经网络性能的技术。DBB通过训练时的复杂分支结构增加特征表达能力,而在推理时转换为单一卷积层,保持高效。文章涵盖了DBB的基本原理、多样化分支结构、训练与推理分离以及如何在YOLOv5中添加DBB的详细步骤,包括代码和yaml配置文件的修改。实验表明,DBB能有效提升YOLOv5的性能,推荐在残差连接、Neck部分和检测头前添加DBB模块。

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 一、本文介绍

本文带来的改进机制是YOLOv5模型与多元分支模块(Diverse Branch Block)的结合,Diverse Branch Block (DBB) 是一种用于增强卷积神经网络性能的结构重新参数化技术。这种技术的核心在于结合多样化的分支,这些分支具有不同的尺度和复杂度,从而丰富特征空间。我将其放在了YOLOv5的不同位置上均有一定的涨点幅度,同时这个DBB模块的参数量并不会上涨太多,我添加三个该机制到模型中,GFLOPs上涨了0.04。

推荐指数:⭐⭐⭐⭐

打星原因:为什么打四颗星是因为我觉得这个机制的计算量会上涨,这是扣分点,其次涨幅效果也比较一般但是有涨点,当然可能是数据集的原因毕竟不同的数据集效果不同

专栏回顾:YOLOv5改进专栏——持续复现各种顶会内容——内含100+创新

训练结果对比图-> 

目录

 一、本文介绍

二、Diverse Branch Block原理

2.1 Diverse Branch Block的基本原理

2.2 多样化分支结构

 2.3 训练与推理分离

2.4 宏观架构不变

三、Diverse Branch Block的完整代码

四、手把手教你添加Diverse Branch Block机制

4.1 细节修改教程

4.1.1 修改一

​4.1.2 修改二

4.1.3 修改三 

4.1.4 修改四

4.2 DBB的yaml文件(仔细看这个否则会报错)

4.2.1 DBB的yaml文件一

4.2.2 DBB的yaml文件二

4.2.3 DBB的yaml文件三

<think>嗯,用户想了解C2f-DBB模块的结构组成。首先我需要回忆一下之前的引用内容。根据引用[1],C2f-DBBYOLOv8中C2f模块改进版本,替换成了C2f-DBB模块,通过叠加和融合小模块来增加深度,降低计算成本,同时提升分辨率和捕获更多上下文信息。还有引用[4]提到DBB多元分支模块,结合不同尺度和复杂度的分支,属于重参数化技术。 C2f模块原本的结构是怎样的呢?YOLOv8的C2f可能类似于C3模块,但可能有更多的分支或更复杂的连接。C3模块通常包含多个Bottleneck模块,而C2f可能在此基础上有所变化。现在替换为DBB模块,所以需要理解DBB的结构。 根据引用[2],DBB模块设计时考虑了与现有架构的兼容性,比如ResNet,所以应该能直接嵌入而不改变宏观结构。引用[4]提到DBB有多个分支,包括不同卷积核大小、深度可分离卷积等,训练时多分支,推理时重参数化为单一卷积。 所以C2f-DBB应该是在C2f的基础上,将原有的卷积或Bottleneck替换为DBB模块。可能的结构是:输入先经过一个卷积层,然后分成多个分支,每个分支是不同的DBB结构,比如3x3卷积、1x3+3x1卷积组合、深度可分离卷积,或者池化层等。这些分支的输出会被拼接(concat)起来,再经过另一个卷积层进行融合,最后可能还有残差连接。 另外,引用[1]提到叠加模块并连续融合每个小模块,可能意味着每个小模块都是DBB的一个分支,或者多个DBB模块堆叠。而引用[3]中的iRMB模块使用了倒置残差和EMA注意力机制,可能DBB模块也结合了类似的注意力机制,但根据引用[4],DBB更注重多分支结构。 需要确认的是,C2f-DBB是否在C2f的每个子模块中使用DBB代替原来的Bottleneck?例如,原来的C2f可能有多个Bottleneck,现在替换成多个DBB模块,每个DBB内部包含多个分支,训练时多分支,推理时合并。 因此,C2f-DBB的结构可能包括以下几个部分:输入进入一个基础卷积层,然后分成多个分支,每个分支处理不同的特征,最后合并并经过最后的卷积。同时,由于是重参数化模块,训练时有多个分支,推理时合并成单一结构,减少计算量。 可能的结构步骤是:输入→1x1卷积降维→多个DBB分支(如3x3卷积、1x3+3x1组合、深度可分离卷积、池化+1x1卷积)→拼接各分支输出→1x1卷积升维→残差连接(如果有的话)。 此外,引用[1]提到增加了结构深度但以更低计算成本实现更高分辨率,所以可能DBB模块通过多分支结构有效提取多尺度特征,同时重参数化减少推理时的计算量。 总结下来,C2f-DBB模块的结构组成包括基础卷积层、多分支DBB结构、特征拼接、融合卷积,以及可能的残差连接。每个DBB分支有不同的卷积操作,训练时保持多分支,推理时合并,从而平衡训练效果和推理效率。</think>### C2f-DBB模块结构组成解析 C2f-DBB模块YOLOv8中C2f模块改进版本,通过集成**Diverse Branch BlockDBB)**[^4]实现性能提升。其核心结构可分为以下部分: --- #### 1. **基础卷积层** - **功能**:输入特征图的通道调整和初步特征提取 - **组成**: - 1×1卷积层:用于通道降维或升维 - 批归一化(BatchNorm)和激活函数(如SiLU) - **数学表示**: $$F_{\text{base}} = \text{Conv}_{1\times1}(X)$$ --- #### 2. **多元分支结构(DBB核心)** 包含4类并行分支[^4],训练时独立运行: 1. **主分支**: - 3×3标准卷积 - 公式:$B_1 = \text{Conv}_{3\times3}(F_{\text{base}})$ 2. **组合卷积分支**: - 1×3卷积 → 3×1卷积(等效于3×3感受野) - 公式:$B_2 = \text{Conv}_{1\times3}(\text{Conv}_{3\times1}(F_{\text{base}}))$ 3. **深度可分离卷积分支**: - 深度卷积(DWConv) → 卷积(PWConv) - 公式:$B_3 = \text{PWConv}(\text{DWConv}(F_{\text{base}}))$ 4. **池化分支**: - 平均池化 → 1×1卷积 - 公式:$B_4 = \text{Conv}_{1\times1}(\text{AvgPool}(F_{\text{base}}))$ --- #### 3. **特征融合与重参数化** - **训练阶段**: - 多分支输出直接相加: $$F_{\text{fuse}} = B_1 + B_2 + B_3 + B_4$$ - **推理阶段**: - 通过结构重参数化将多分支合并为单3×3卷积[^2] - 公式: $$W_{\text{fused}} = W_1 + W_2^{\text{comb}} + W_3^{\text{dw-pw}} + W_4^{\text{pool}}$$ (其中$W$表示卷积核参数) --- #### 4. **残差连接与最终输出** - 引入短路连接增强梯度流: $$F_{\text{out}} = F_{\text{base}} + F_{\text{fuse}}$$ - 最终通过1×1卷积调整通道数,与原始C2f模块输出对齐 --- ### 结构优势分析 1. **多尺度特征融合**:并行分支捕获不同粒度的上下文信息[^1] 2. **计算效率**:重参数化技术降低推理时计算成本(GFLOPs仅增加0.04)[^4] 3. **兼容性**:保持YOLO宏观架构不变,可直接替换原C2f模块[^2]
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