YOLOv9改进策略 | Conv篇 | 利用DCNv3卷积优化RepNCSPELAN4 | 无需编译Windows完美运行(附代码 + 修改教程)

本文详细介绍了如何在YOLOv9中应用DCNv3可变形卷积,通过修改YOLOv9模型结构,以增强对目标形变的建模能力。通过实例讲解如何添加和训练DCNv3,解决训练过程中的精度错误,提高目标检测性能。同时,提供了完整的代码和训练截图作为参考。

 一、本文介绍

这篇文章主要给大家讲解如何在多个位置替换可变形卷积DCNv3(集成好了无需编译Pytorch版本),通过本文你可以学会在YOLOv5中各个位置添加可变形卷积可替换的位置。DCNv3的表现可以说是非常的全面,同时该网络为新发目前存在大量使用Bug我均已修复(例如在训练阶段的适合报错half和float的精度错误)。欢迎大家订阅本专栏,本专栏每周更新3-5篇最新机制,更有包含我所有改进的文件和交流群提供给大家。欢迎大家订阅我的专栏一起学习YOLO!

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目录

 一、本文介绍

二、概念介绍

三、DCNv3的核心代码 

四、手把手教你添加DCNv3

4.1 修改一

4.1.1 修改一

4.1.2 修改二

4.1.3 修改三 

4.1.4 修改四

4.1.5 Bug修复

4.2 DCNv3 的yaml文件和训练截图

4.3 DCNv3的训练过程截图 

五、本文总结


二、概念介绍

首先我们先来介绍一个大的概念DCN全称为Deformable Convolutional Networks,翻译过来就是可变形卷积的意思,其是一种用于目标检测和图像分割的卷积神经网络模块,通过引入可变形卷积操作来提升模型对目标形变的建模能力。

什么是可变形卷积?我们看下图来看一下就了解了。

上图中展示了标准卷积和可变形卷积中的采样位置。在标准卷积(a)中,采样位置按照规则的网格形式排列(绿色点)。这意味着卷积核在进行卷积操作时,会在输入特征图的规则网格位置上进行采样。

而在可变形卷积(b)中,采样位置是通过引入偏移量进行变形的(深蓝色点),并用增强的偏移量(浅蓝色箭头)进行表示。这意味着在可变形卷积中,不再局限于规则的网格位置,而是可以根据需要在输入特征图上自由地进行采样。

通过引入可变形卷积,可以推广各种变换,例如尺度变换、(异向)长宽比和旋转等变

### YOLOv11 中 DCNv4 的实现与使用 要在 YOLOv11 中使用 DCNv4 卷积,需按照以下方法进行配置和调整: #### 修改源码 首先,在完成编译后,需要修改 `ultralytics/ultralytics/nn/modules/DCNv4/DCNv4_op/DCNv4/modules/dcnv4.py` 文件以支持 DCNv4 的功能[^1]。这一部分涉及对底层操作符的定义和优化。 #### 替换卷积模块 由于 DCNv4 是一种特殊的可变形卷积,因此它不能直接替代主干网络中的普通卷积层[^5]。相反,它可以被用于特定的检测头(如 C2f),尤其是在步长为 2 的情况下可能会引发错误。为了规避这些问题,建议仅在检测头中引入 DCNv4 并保持其余结构不变。 以下是将 DCNv4 集成到 YOLOv11 检测头的一个示例代码片段: ```python from ultralytics.nn.modules import Conv, DFL, RegressHead import torch.nn as nn class CustomDetect(nn.Module): def __init__(self, ...): # 初始化参数省略 super().__init__() self.dcnv4 = DCNV4(...) # 加载自定义的 DCNv4 层 ... def forward(self, x): x = self.dcnv4(x) # 使用 DCNv4 进行特征提取 ... return x ``` #### 性能提升 DCNv4 对于视觉任务有显著的优势,包括但不限于更快的收敛速度、更高的处理效率以及更优的任务表现[^2]。具体来说,相较于其前身 DCNv3DCNv4 去掉了空间聚合中的 softmax 归一化,从而增强了动态特性;同时通过优化内存访问减少了冗余计算,提升了整体运行速度[^3]。 #### 参数量控制 值得注意的是,尽管 DCNv4 提供了更强的能力,但它还实现了轻量化的目标——单个 DCNv4 的参数量较之 DCNv3 减少了约 15 万个参数。这使得模型更加紧凑且易于部署。 --- ### 实际应用场景 如果计划将 InternImage 或其他基于 U-Net 的生成模型应用于图像生成领域,则可以考虑用 FlashInternImage 来代替原始架构。这种替换不仅能够带来高达 80% 的加速效果,还能进一步改善最终输出的质量。 最后提醒一点:虽然 DCNv4 已经修复了许多已知 bug,但在实际项目开发过程中仍可能遇到新的挑战。因此推荐持续关注相关研究进展并与社区分享经验。
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