YOLOv11涨点改进 | 独家创新、Conv卷积改进篇 | CVPR 2024 | 引入FADC频率自适应膨胀卷积,提升特征提取能力、扩大感受野、减少伪影,助力小目标检测,遥感目标检测有效涨点

一、本文介绍

🔥本文介绍使用FADC模块改进YOLOv11模型,能够通过动态调整膨胀率和优化卷积核的频率响应,提升模型在不同频率特征上的处理能力。FADC通过自适应膨胀率增强感受野,避免了标准膨胀卷积中的网格伪影,特别是在处理高频细节(如物体边界和小物体)时表现出色。此外,频率选择模块能有效平衡高低频成分,提升YOLOv11在复杂背景下的检测精度,同时减少不相关高频噪声的干扰,最终提升目标检测精度和效率,尤其在多物体或密集物体的场景中。

专栏改进目录:YOLOv11改进专栏包含卷积、主干网络、各种注意力机制、检测头、损失函数、Neck改进、小目标检测、二次创新模块、C2PSA/C3k2二次创新改进、全网独家创新等创新点改进

全新YOLOv11-发论文改进专栏链接:全新YOLOv11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

本文目录

一、本文介绍

二、FADConv模块介绍

2.1 FADConv模块网络结构图

2.2 FADConv模块的作用

2.3 FADConv模块的优势

2.4 FADConv模块的原理

三、完整核心代码

四、手把手教你配置模块和修改tasks.py文件

1.首先在ultralytics/nn/newsAddmodules创建一个.py文件

2.在ultralytics/nn/newsAddmodules/__init__.py中引用

3.修改ultralytics\nn\tasks.py文件

五、创建涨点yaml配置文件

🚀 创新改进1: yolov11n_FADConv.yaml

🚀 创新改进2: yolov11n_FADConvC3k2.yaml

六、正常运行


 

二、FADConv模块介绍

摘要:在计算机视觉领域,通过在连续卷积单元间插入间隔来扩展感受野的扩张卷积技术被广泛应用。本研究从频谱分析视角提出三项改进扩张卷积各阶段的策略。我们突破传统固定全局扩张率的超参数设置,创新性地提出频率自适应扩张卷积(FADC),该机制能根据局部频成分动态调整空间扩张率。随后设计了两个插件模块:自适应核(AdaKern)模块通过将卷积权重分解为低频与高频分量,并按通道动态调节两者的比例;通过增强高频分量来提升有效带宽。频率选择(FreqSelect)模块则通过空间可变的权重调整,实现特征表征中高频与低频分量的最优平衡——抑制背景高频成分可促使 FADC 学习更大扩张率,从而扩展感受野范围。在分割和目标检测领域的大量实验中,我们的方法均展现出显著的优越性。

### YOLOv5 的改进 YOLOv5 是一种高效的实时目标检测框架,在多个方面进行了优化和改进,特别是在卷积、主干网络、检测头、注意力机制以及 Neck 部分。以下是这些方面的具体创新机制: #### 1. **卷积层** YOLOv5 中引入了多种新型卷积操作来提升模型效率和精度。例如,Depthwise Separable Convolution 被广泛应用于减少计算复杂度的同时保持较高的特征提取能力[^3]。此外,还采用了可变形卷积(Deformable Convolution),允许自适应调整采样位置以更好地处理形变物体。 ```python import torch.nn as nn class DepthWiseSeparableConv(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=1, padding=1): super(DepthWiseSeparableConv, self).__init__() self.depth_conv = nn.Conv2d(in_channels=in_channels, out_channels=in_channels, kernel_size=kernel_size, groups=in_channels, stride=stride, padding=padding) self.point_conv = nn.Conv2d(in_channels=in_channels, out_channels=out_channels, kernel_size=1) def forward(self, x): x = self.depth_conv(x) x = self.point_conv(x) return x ``` #### 2. **主干网络** YOLOv5 使用 CSPDarknet53 作为其默认主干网络结构,通过跨阶段部分连接(Cross Stage Partial Network)设计减少了内存消耗并提高了梯度流动效果[^4]。这种架构能够显著增强深层神经网络中的信息传递效率。 #### 3. **检测头** 在检测头上,YOLOv5 实现了一个多尺度预测方案,即 PANet(Path Aggregation Network)。它不仅增强了低分辨率特征图上的语义信息传播路径长度,而且保留高分辨率细节以便更精确地定位小尺寸对象[^5]。 #### 4. **注意力机制** 为了进一步提高模型表现力,YOLOv5 引入了几种先进的注意力模块: - **SENet (Squeeze-and-Excitation Networks)**:通过对每个通道的重要性进行建模从而动态调整激活权重。 - **CBAM (Convolutional Block Attention Module)**:结合空间维度与信道维度的关注程度来进行综合考量。 这两种方法均有助于突出重要区域或特性,忽略无关干扰因素,最终达到改善整体性能的目的[^6]。 #### 5. **Neck 结构** YOLOv5 的 Neck 设计主要围绕 FPN 和 PAN 构造展开,其中融合了不同层次间的信息交互方式——自顶向下与自底向上传播相结合的形式构建更加丰富的上下文关联关系[^7]。此策略对于解决多尺度问题特别有效果。 --- ### 总结 综上所述,YOLOv5 在各个组成部分都做出了针对性的技术革新,使得该版本无论是在速度还是准确性方面都有所突破。以上提到的内容涵盖了卷积技术更新、骨干网路选取依据、头部结构调整方向等多个层面的具体实现措施及其背后原理说明。 ---
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