YOLOv10改进 | 独家创新- 注意力篇 | YOLOv10结合SpatialGroup注意力机制和LSKAtt形成全新的LSGE注意力机制和C2f_LSGE(全网独家创新)

1. LSGE介绍

          LSGE注意力机制在图像特征提取中的优点主要体现在以下几个方面:

          (1) 局部特征增强:
          LSGE模块通过SGE模块对输入特征进行局部增强。SGE模块将特征图分成若干组,并对每一组进行独立处理,利用全局平均池化获取每组的统计信息,并通过标准化和参数化调整,增强了特征图的局部响应,使得网络能够更好地捕捉到图像中的局部细节特征。

          (2) 多尺度信息融合:
           LSGE模块中的LSK注意力(LSKAtt)机制通过使用不同卷积核大小(如5x5、7x7等)和不同扩张率的卷积操作,提取输入特征的多尺度信息。这样可以有效捕捉到图像中的多尺度特征,提高模型对不同尺寸目标的感知能力。

          (3) 空间特征聚合:
           LSK注意力机制进一步通过全局平均池化和全局最大池化,将多尺度特征图进行聚合,并通过卷积操作进行融合,生成最终的注意力图。这个注意力图能够自适应地调整输入特征的权重,从而突出重要的特征区域,抑制不相关的信息,提高特征图的表达能力。

           (4) 计算效率高:
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### 将注意力机制与 Deformable-LKA 集成至 YOLOv8 #### 1. 注意力机制简介 注意力机制允许模型聚焦于输入数据的关键部分,从而提高特定任务的表现。对于目标检测而言,这有助于更好地捕捉物体边界细节。 #### 2. Deformable-LKA 组件解析 Deformable-LKA 是一种结合了大卷积核的感受野优势与可变形卷积灵活性的新型注意力模块[^3]。它能够动态调整卷积操作的位置偏移量,使得网络可以灵活应对不同尺度的目标对象及其变化形态。 #### 3. 在 YOLOv8 中集成 Deformable-LKA 为了在 YOLOv8 上实现该功能,需按照如下方式修改架构: - **替换原有层**:将原有的标准卷积层替换成带有 Deformable-LKA 的版本。 - **位置选择**: - 对于 C2f 层次结构中的某些中间特征图应用此机制; - 或者是在最终预测头部之前加入额外的一层或多层含有 Deformable-LKA 的组件。 ```python from yolov8.models import * import torch.nn as nn class DeformConvWithLKA(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=7, stride=1, padding=3): super().__init__() self.offset_conv = nn.Conv2d(in_channels, 2 * (kernel_size**2), kernel_size=kernel_size, stride=stride, padding=padding) self.deform_conv = ModulatedDeformConvPack( in_channels=in_channels, out_channels=out_channels, kernel_size=(kernel_size,kernel_size), stride=stride, padding=padding, dilation=1, deform_groups=1) def forward(self,x): offset=self.offset_conv(x).clamp(-max_offset,max_offset) output=self.deform_conv(x,offset) return output ``` 上述代码展示了如何创建一个基于 PyTorch 的 `ModulatedDeformConvPack` 来构建具有 LKA 功能的新类 `DeformConvWithLKA`[^4]。 #### 4. 训练配置调整 当引入新的组件后,可能还需要相应地调整超参数设置,比如学习率、批量大小等,以确保最佳收敛性泛化能力。 #### 5. 性能评估 经过这些改动之后,应该使用合适的指标(如 mAP)来衡量改进前后系统的差异,并通过对比实验验证所做更改的有效性[^1]。
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