YOLOv10改进 | Conv篇 | YOLOv10添加Mamba模块 (Mamba-Yolov10为目标检测、医学图像分割等任务带来新的发展和进步)

YOLOv8v10专栏限时订阅链接:YOLOv8v10创新改进高效涨点+永久更新中(至少500+改进)+高效跑实验发论文

目录

一、Mamba模块介绍

VSS mamba模块结构

mamba模块动机

CNN 主要局限性:

Transformer 主要局限性:

 二、VSS模块核心代码

三、手把手教你添加 VSSBlock模块和修改task.py文件

四、创建涨点yaml配置文件

参考版本: yolov10n_VSSBlock.yaml 

五、本文总结


一、Mamba模块介绍

 摘要:在医学图像分割领域,基于 CNN 和基于 Transformer 的模型都得到了广泛的探索。然而,CNN 在远程建模能力方面表现出局限性,而 Transformer 则受到其二次计算复杂性的阻碍。最近,以 Manba 为代表的状态空间模型 (SSM) 已成为一种很有前途的方法。它们不仅擅长对长距离交互进行建模,而且还保持线性计算复杂性。在本文中,利用状态空间模型,我们提出了一种用于医学图像分割的 U 形架构模型,名为 Vision Mamba UNet (VM-UNet)。具体来说,引入了视觉状态空间 (VSS) 块作为基础块来捕获广泛的上下文信息,并构建了不对称的编码器-解码器结构。我们对 ISIC17 、 ISIC18 和 Synapse 数据集进行了全面的实验,结果表明 VM-UNet 在医学图像分割任务中表现具有竞争力。据我们所知,这是第一个基于纯基于 SSM 的模型构建的医学图像分割模型。我们的目标是建立基线,并为未来更高效、更有效的基于 SSM 的细分系统的发展提供有价值的见解。

论文地址:

### 集成Mamba模块YOLOv10 #### 添加Mamba模块概述 为了提升YOLOv10在多模态数据上的表现,可以通过集成Mamba模块来增强模型的能力。具体来说,这涉及到修改现有的网络结构以支持跨模态的信息交互[^4]。 #### 修改配置文件 首先,需要调整YOLOv10的配置文件(通常是`.yaml`格式),以便能够加载自定义的Mamba层。假设已经有一个基础版的YOLOv10配置文件,则需在此基础上增加如下设置: ```yaml # yolov10_custom.yaml ... backbone: ... fuse_module: 'mamba' # 新增字段指定使用哪种融合方式,默认为空字符串"" ... head: ... use_mamba_head: true # 启用头部中的Mamba组件 ... ``` 此部分更改告知框架应在何处以及如何插入Mamba逻辑。 #### 编写Python代码实现Mamba功能 接下来是在源码层面实现具体的Mamba类及其关联函数。这里给出一个简化的例子展示怎样创建这样一个类并将其嵌入到YOLOv10的工作流程里: ```python import torch.nn as nn from typing import List, Tuple class MambaBlock(nn.Module): """单个Mamba单元""" def __init__(self, channels_in: int, kernel_size=3) -> None: super().__init__() self.branches = nn.ModuleList([ nn.Sequential( nn.LayerNorm(channels_in), nn.Conv2d(channels_in, channels_out, kernel_size, padding='same'), nn.SiLU(), ParameterDiscretization() ) for _ in range(2)]) # 假设有两种不同的模式 self.gate_factor = GateFactor() # 控制两路信息混合比例 def forward(self, x: torch.Tensor) -> torch.Tensor: branch_outputs = [branch(x) for branch in self.branches] weighted_sum = sum([self.gate_factor * output for output in branch_outputs]) return x + weighted_sum def add_mamba_to_yolov10(model: nn.Module) -> nn.Module: """向现有YOLOv10架构中加入一层或多层MambaBlocks.""" new_layers = [] for layer in model.children(): if isinstance(layer, SomeSpecificLayerType): # 替换成实际要替换的位置条件判断语句 new_layer = nn.Sequential(*list(layer), MambaBlock()) new_layers.append(new_layer) else: new_layers.append(layer) modified_model = nn.Sequential(*new_layers) return modified_model ``` 上述代码片段展示了如何定义一个新的神经网络组件——`MambaBlock`,并通过遍历原有模型的方式动态地添加该组件。注意这里的`SomeSpecificLayerType`应该被替换成你想要放置Mamba模块的具体位置对应的类型名称。 #### 测试与优化 完成以上步骤后,建议先在一个较小的数据集上运行几次完整的训练周期来进行初步测试。如果一切正常的话,再逐步扩大实验规模直至满足预期效果为止。同时也要密切关注资源消耗情况,必要时对超参数做出适当调整。
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