YOLOv10改进 | 注意力篇 | YOLOv10引入24年最新的ELA注意力机制,并构建C2f_ELA

1. ELA介绍

1.1  摘要:注意力机制由于能够有效增强深度神经网络的性能而在计算机视觉领域获得了重要的认可。然而,现有的方法往往难以有效地利用空间信息,或者,如果它们这样做,它们的代价是减少通道维度或增加神经网络的复杂性。为了解决这些限制,本文介绍了一种高效的本地注意力(ELA)方法,实现了一个简单的结构,大幅度的性能改善。通过分析协同注意力方法的局限性,指出批量归一化方法泛化能力不足、降维对通道注意力的不利影响以及注意力生成过程的复杂性。为了克服这些挑战,我们提出了1D卷积和组归一化特征增强技术的结合。这种方法通过有效地编码两个1D位置特征图而无需降维,同时允许轻量级实现,从而实现感兴趣区域的准确定位。我们精心设计了ELA中的三个超参数,产生了四个不同的版本:ELA-T,ELAB,ELA-S和ELA-L,以满足不同视觉任务的具体要求,如图像分类,目标检测和语义分割。ELA可以无缝集成到深度CNN网络中,如ResNet、MobileNet和DeepLab。对ImageNet、MSCOCO和Pascal VOC数据集的广泛评估表明,在上述所有三个视觉任务中,所提出的ELA模

### 集成 ELA 注意力机制YOLOv11 在 YOLOv11 中集成 ELA(Efficient Local Attention)注意力机制可以通过调整其架构引入额外的模块来完成。以下是具体方法及其示例代码。 #### 架构修改 ELA 的核心在于通过调节 `kernel_size`、`groups` 和 `num_group` 参数,在性能和复杂度间找到平衡点[^1]。因此,可以将 ELA 插入到 YOLOv11 的特征提取部分(通常是 backbone 或 neck),从而增强模型对局部特性的关注能力。 对于 ResNet 类型的 backbone,可以直接替换其中的部分 BasicBlock 或 Bottleneck 结构为带有 ELA 的版本[^2]。如果使用其他类型的 backbone,则需适配对应的层结构。 #### 示例代码 下面是一个简单的 PyTorch 实现,展示如何在 YOLOv11 的 backbone 层中加入 ELA: ```python import torch import torch.nn as nn class ELAModule(nn.Module): def __init__(self, channels, kernel_size=3, groups=4, num_groups=8): super(ELAModule, self).__init__() self.conv = nn.Conv1d(channels, channels, kernel_size=kernel_size, padding=(kernel_size//2), groups=groups) self.gn = nn.GroupNorm(num_groups=num_groups, num_channels=channels) def forward(self, x): b, c, h, w = x.size() y = x.view(b * c, 1, h * w).permute(0, 2, 1) # 调整形状以便应用一维卷积 y = self.conv(y) y = y.permute(0, 2, 1).view(b, c, h, w) y = self.gn(y) return x + y # 残差连接 class ModifiedResNetBackbone(nn.Module): def __init__(self, original_backbone): super(ModifiedResNetBackbone, self).__init__() layers = list(original_backbone.children()) for i in range(len(layers)): if isinstance(layers[i], nn.Sequential): # 替换特定层中的基本块 new_layer = [] for block in layers[i]: ela_module = ELAModule(block.expansion * block.inplanes) new_block = nn.Sequential(block, ela_module) new_layer.append(new_block) layers[i] = nn.Sequential(*new_layer) self.backbone = nn.Sequential(*layers) def forward(self, x): return self.backbone(x) def integrate_ela_into_yolov11(model, resnet_backbone): modified_backbone = ModifiedResNetBackbone(resnet_backbone) model.backbone = modified_backbone return model ``` 上述代码定义了一个名为 `ELAModule` 的新组件,将其嵌套至 Backbone 的每一层之后。此操作有助于捕捉更精细的空间依赖关系^。 #### 讨论与优化建议 尽管该方案能够显著改善目标检测效果,但也可能增加计算开销。为此,应仔细测试不同配置下的速度-精度权衡,例如尝试较小的 `kernel_size` 值或者减少分组数量 `groups` 来降低内存消耗^。 另外值得注意的是,虽然这里仅展示了基于 ResNet 的例子,但对于 Darknet 等专用 backbones 同样适用——只需按照相似逻辑重构对应单元即可^。 ---
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