YOLOv12改进策略【Neck】| CVPR 2024 EUCB 高效的上采样卷积块:轻量级上采样 + 深度卷积增强 + 通道匹配

一、本文介绍

本文记录的是利用EUCB模块对YOLOv12的颈部网络进行改进的方法研究YOLOv12采用传统的标准3×3卷积结合上采样的方法进行特征分辨率匹配与增强,可能因计算成本过高限制模型在资源受限场景的应用,且单纯上采样易导致特征模糊,影响模型在目标检测任务中的特征融合效果。EUCB通过“上采样+3×3深度卷积+1×1点卷积”的轻量架构进行特征处理,既能大幅降低计算成本,又能通过深度卷积捕捉局部特征、保留关键语义信息,提升颈部网络特征融合效率与模型检测性能。


专栏目录:YOLOv12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

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二、EUCB介绍

EMCAD:Efficient Multi-scale Convolutional Attention Decoding for Medical Image Segmentation

2.1 设计出发点

为解决解码器中特征分辨率匹配问题,同时降低传统上采样模块(如用标准3×3卷积)的高计算成本,以适配医疗图像分割中资源受限场景,EUCB模块应运而生,旨在平衡分辨率匹配需求与计算效率,同时保留关键特征。

2.2 结构

EUCB遵循“上采样→特征增强→通道匹配”流程,具体为:

  1. 上采样:用缩放因子2的上采样(如双线性插值)扩大特征图尺寸,初步匹配下一级跳接特征分辨率。
  2. 特征增强:依次经3×3深度卷积(DWC)提取局部特征、批量归一化(BN)加速收敛、ReLU激活引入非线性。
  3. 通道匹配:通过1×1点卷积将通道数调整为与下一级跳接特征一致。
    其数学公式为: EUCB ( x ) = C 1 × 1 ( ReLU ( BN ( DWC ( Up ( x ) ) ) ) ) \text{EUCB}(x) = C_{1×1}\left( \text{ReLU}\left( \text{BN}\left( \text
### 高效上采样卷积块EUCB)相对于普通上采样方法的优势 高效上采样卷积块EUCB)是一种专为提升特征图分辨率而设计的模块,其核心在于通过结合深度可分离卷积(DWC)、批归一化(BN)、ReLU 激活以及 1x1 卷积来优化上采样的过程[^2]。与传统的普通上采样方法相比,EUCB 在以下几个方面表现出显著优势: #### 1. **计算效率更高** 普通上采样方法通常仅依赖双线性插值或最近邻插值来放大特征图的尺寸,这种方法虽然简单快速,但在高分辨率场景下可能引入较多冗余计算。相比之下,EUCB 引入了深度可分离卷积(DWC),这种卷积方式将标准卷积分解为空间卷积和逐点卷积,从而大幅降低计算复杂度。此外,EUCB 中的 1x1 卷积用于减少通道数,进一步降低了后续操作的计算开销。 #### 2. **增强特征表达能力** 普通上采样方法在放大特征图时,通常无法有效捕捉局部细节信息,导致特征图的质量下降。EUCB 通过引入 DWC 和 ReLU 激活函数,增强了对局部特征的学习能力[^2]。深度可分离卷积能够更好地提取空间特征,而 ReLU 激活则有助于非线性映射,从而提升模型的表达能力。 #### 3. **更好的跨层信息融合** EUCB 的设计中包含逐步上采样的步骤,这使得不同层级的特征图能够更好地对齐并融合。在普通上采样方法中,直接放大后的特征图可能难以与后续跳跃连接中的特征图匹配,从而影响信息传递的效果[^2]。EUCB 通过调整通道数和分辨率,确保了特征图在解码路径中的平滑集成,这对于多尺度特征融合尤为重要。 #### 4. **适用性更强** EUCB 不仅适用于目标检测任务,还特别适合于语义分割等需要高分辨率输出的任务。实验结果表明,当 EUCB 被应用于解码器路径时,能够显著提升模型的 DICE 分数,尤其是在医学图像分割领域[^4]。相比之下,普通上采样方法在这些任务中的表现可能较为有限。 #### 代码示例 以下是一个简单的 EUCB 实现示例: ```python import torch.nn as nn class EUCB(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels): super(EUCB, self).__init__() self.up_sample = nn.Upsample(scale_factor=2, mode='bilinear', align_corners=True) self.depthwise_conv = nn.Conv2d(in_channels, in_channels, kernel_size=3, padding=1, groups=in_channels) self.bn = nn.BatchNorm2d(in_channels) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) self.pointwise_conv = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=1) def forward(self, x): x = self.up_sample(x) x = self.depthwise_conv(x) x = self.bn(x) x = self.relu(x) x = self.pointwise_conv(x) return x ```
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