RT-DETR改进策略【Conv和Transformer】| ICCV-2023 iRMB 倒置残差移动块 轻量化的注意力模块

一、本文介绍

本文记录的是利用iRMB模块优化RT-DETR的目标检测网络模型iRMB(Inverted Residual Mobile Block)的作用在于克服了常见模块无法同时吸收CNN 效率建模局部特征和利用Transformer 动态建模能力学习长距离交互的问题。相比一些复杂结构或多个混合模块的方法,能更好地权衡模型成本和精度。本文将其用于RT-DETR的模型改进和二次创新,更好地突出重要特征,提升模型性能。


专栏目录:RT-DETR改进目录一览 | 涉及卷积层、轻量化、注意力、损失函数、Backbone、SPPF、Neck、检测头等全方位改进

专栏地址:RT-DETR改进专栏——以发表论文的角度,快速准确的找到有效涨点的创新点!


二、iRMB注意力介绍

Rethinking Mobile Block for Efficient Attention-based Models

2.1 设计出发点

  • 统一CNN和Transformer优势:从高效的Inverted Residual Block(IRB)和Transformer的有效组件出发,期望在基础设施设计层面整合两者优势,为注意力模型构建类似IRB的轻量级基础结构。
  • 解决现有模型问题:当前方法存在引入复杂结构或多个混合模块的问题,不利于应用优化。希望通过重新思考IRB和Transformer组件,构建简单有效的模块。

2.2 原理

  • 基于Meta Mobile Block(MMB)MMB是通过对MobileNetv2中的IRBTransformer中的核心MHSAFFN模块重新思考并归纳抽象得到的。它以参数化的扩展比率λ和高效算子F来实例化不同模块(如IRB、MHSA、FFN),揭示了这些模块的一致本质表达。

### RT-DETR模型改进策略与性能优化 RT-DETR是一种高效的端到端目标检测模型,其核心优势在于结合了Transformer架构的灵活性与高效性,同时引入了多种优化机制,例如Hybrid Encoder、Deformable Attention、自适配标签分配等。然而,为了进一步提升其性能,尤其是在复杂场景资源受限环境下,可以通过以下策略进行改进。 #### 1. **BackBone改进** 使用轻量级但高效的BackBone是提升RT-DETR性能的关键。StarNet作为一种具有潜力的替代方案,可以在保持低计算复杂度的同时显著提升检测精度。通过进一步优化StarNet的结构,结合更深层次的特征提取能力,可以实现更高的检测准确率。此外,结合知识蒸馏技术,利用教师模型指导轻量级模型的学习过程,有助于在保持高精度的同时降低模型复杂度[^4]。 #### 2. **IoU-Aware 查询选择器** 在RT-DETR中,查询选择器的设计对最终检测性能有重要影响。IoU-Aware 查询选择器通过在训练阶段引入IoU约束,优化解码器的初始目标查询,从而生成更高质量的检测结果。具体实现中,可以在训练过程中根据预测框与真实框之间的IoU值动态调整查询向量的权重,使得模型更关注高IoU区域[^2]。 #### 3. **Deformable Attention 机制优化** Deformable Attention 是RT-DETR的核心组件之一,它通过稀疏采样机制减少计算冗余,提高模型效率。为了进一步提升其性能,可以探索更灵活的采样策略,例如引入多尺度采样或动态调整采样点的数量。此外,结合局部注意力机制,增强模型对复杂场景中目标的感知能力,可以有效提升检测精度[^3]。 #### 4. **超参数优化** 超参数对模型的性能有显著影响。通过系统性地调整学习率、权重衰减、优化器参数等,可以显著提升RT-DETR的检测性能。例如,使用余弦退火学习率调度策略,结合Warm-up机制,可以加速模型收敛并提升泛化能力。此外,采用更高效的标签分配策略,如动态匈牙利匹配,可以进一步优化模型的训练过程[^1]。 #### 5. **训练增强技术** 引入训练增强技术,如数据增强、知识蒸馏多任务学习,可以显著提升RT-DETR的检测性能。例如,使用CutMix或Mosaic数据增强技术,可以增加训练数据的多样性,提升模型的鲁棒性。同时,结合知识蒸馏,利用教师模型的输出作为软标签,可以进一步优化学生模型的训练过程,提升其检测精度[^4]。 #### 6. **模型压缩与部署优化** 在实际应用中,模型的部署效率同样重要。通过模型剪枝、量化、蒸馏等技术,可以显著降低RT-DETR的计算复杂度,使其更适用于边缘设备移动端。例如,使用8位整型量化技术,可以在几乎不损失精度的情况下显著提升推理速度。此外,结合ONNXTensorRT等推理加速框架,可以进一步优化模型的部署效率[^3]。 #### 7. **推理阶段优化** 在推理阶段,消除NMS(非极大值抑制)是RT-DETR的一大优势,但仍然可以通过优化解码器的结构进一步提升推理速度。例如,采用更高效的解码器设计,减少不必要的计算步骤,或者引入缓存机制以加速重复推理任务。此外,结合硬件加速技术,如GPU并行计算,可以进一步提升模型的实时性。 ### 示例代码:RT-DETR模型训练配置优化 ```python from torch.optim import AdamW from torch.optim.lr_scheduler import CosineAnnealingLR # 定义优化器 optimizer = AdamW(model.parameters(), lr=1e-4, weight_decay=1e-4) # 定义学习率调度器 scheduler = CosineAnnealingLR(optimizer, T_max=100) # 训练循环 for epoch in range(100): for images, targets in dataloader: outputs = model(images) loss = criterion(outputs, targets) optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() scheduler.step() ``` ###
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