YOLOv10改进 | 独家创新- 注意力篇 | YOLOv10引入结合SimAM和Channel Attention形成全新的CSimAM注意力机制和C2f_CSimAM(全网独家创新)

1. CSimAM介绍

          CSimAM(Channel SimAM)注意力机制结合了SimAM和通道注意力机制(Channel Attention),在图像特征提取上展现出比单独使用SimAM更为优异的性能。以下是详细描述:

         SimAM注意力机制
         SimAM(Similarity Attention Mechanism)通过计算特征图中每个像素点与其均值的差异来生成注意力权重。具体来说,SimAM的工作原理如下:
          (1). 均值计算:对于输入特征图`x`,计算其在空间维度上的均值。
          (2). 差异计算:计算每个像素点与均值的平方差。
          (3). 归一化处理:将平方差除以归一化因子,归一化因子由平方差的和与一个常量(e_lambda)共同决定。
          (4). 注意力权重生成:通过Sigmoid激活函数将归一化结果转换为[0,1]之间的注意力权重。
          (5). 加权特征图:将输入特征图与注意力权重相乘,得到加权后的特征图。

          Channel Attention机制
          通道注意力机制主要关注特征图的通道维度。其工作原理如下:
          (1

### 关于YOLOv10改进中的注意力机制 #### EMAttention注意力机制的应用 在YOLOv10改进引入了EMAttention(Enhanced Multi-scale Attention),该机制旨在通过多尺度特征融合来增强模型对于不同尺寸物体的检测能力[^1]。具体来说,EMAttention不仅考虑了局部区域内的空间关系,还结合了全局上下文信息,使得网络能够更好地捕捉到复杂场景下的目标特性。 #### CoT:结合静态动态上下文信息 另一种值得注意的是CoT (Contextual Operator with static and dynamic context),这种新型的注意力方案打破了传统自注意力建模方式,创造性地入了静态背景因素作为辅助输入参与到每一次查询键值交互过程中去,进而构建出了更鲁棒且具有高度适应性的特征表示形式[^2]。 #### Polarized Self-Attention极化自注意力 针对通道维度(Channel)以及空间位置(Spatial)两个方面分别设计了专门分支来进行处理——即Channel-only branch Spatial-only branch ,最终形成了一种双管齐下式的Polarized Self-Attention结构。这种方法可以有效地分离并强化不同类型的信息流传递路径,进一步提升了模型性能表现[^3]。 ```python import torch.nn as nn class PSA(nn.Module): """Polarized Self-Attention module""" def __init__(self, channels=512): super().__init__() self.channel_branch = ChannelBranch(channels) self.spatial_branch = SpatialBranch() def forward(self, x): channel_out = self.channel_branch(x) spatial_out = self.spatial_branch(x) return channel_out * spatial_out def main(): model = PSA() input_tensor = torch.randn((1, 512, 7, 7)) output = model(input_tensor) if __name__ == "__main__": main() ```
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