爆改YOLOv8|使用MobileNetV4替换yolov8的Backbone

1,本文介绍

MobileNetV4 是最新的 MobileNet 系列模型,专为移动设备优化。它引入了通用反转瓶颈(UIB)和 Mobile MQA 注意力机制,提升了推理速度和效率。通过改进的神经网络架构搜索(NAS)和蒸馏技术,MobileNetV4 在多种硬件平台上实现了高效和准确的表现,在 ImageNet-1K 数据集上达到 87% 的准确率,同时在 Pixel 8 EdgeTPU 上的运行时间为 3.8 毫秒。

关于MobileNetV4的详细介绍可以看论文:[2404.10518] MobileNetV4 - Universal Models for the Mobile Ecosystem

本文将讲解如何将MobileNetV4融合进yolov8

话不多说,上代码!

2, 将MobileNetV4融合进yolov8

2.1 步骤一

首先找到如下的目录'ultralytics/nn/modules',然后在这个目录下创建一个MobileNetV4.py文件,文件名字可以根据你自己的习惯起,然后将MobileNetV4的核心代码复制进去。

from typing import Optional
import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
 
__all__ = ['MobileNetV4ConvLarge', 'MobileNetV4ConvSmall', 'MobileNetV4ConvMedium', 'MobileNetV4HybridMedium', 'MobileNetV4HybridLarge']
 
MNV4ConvSmall_BLOCK_SPECS = {
    "conv0": {
        "block_name": "convbn",
        "num_blocks": 1,
        "block_specs": [
            [3, 32, 3, 2]
        ]
    },
    "layer1": {
        "block_name": "convbn",
        "num_blocks": 2,
        "block_specs": [
            [32, 32, 3, 2],
            [32, 32, 1, 1]
        ]
    },
    "layer2": {
        "block_name": "convbn",
        "num_blocks": 2,
        "block_specs": [
            [32, 96, 3, 2],
            [96, 64, 1, 1]
        ]
    },
    "layer3": {
        "block_name": "uib",
        "num_blocks": 6,
        "block_specs": [
            [64, 96, 5, 5, True, 2, 3],
            [96, 96, 0, 3, True, 1, 2],
            [96, 96, 0, 3, True, 1, 2],
            [96, 96, 0, 3, True, 1, 2],
            [96, 96, 0, 3, True, 1, 2],
            [96, 96, 3, 0, True, 1, 4],
        ]
    },
    "layer4": {
        "block_name": "uib",
        "num_blocks": 6,
        "block_specs": [
            [96,  128, 3, 3, True, 2, 6],
            [128, 128, 5, 5, True, 1, 4],
            [128, 128, 0, 5, True, 1, 4],
            [128, 128, 0, 5, True, 1, 3],
            [128, 128, 0, 3, True, 1, 4],
            [128, 128, 0, 3, True, 1, 4],
        ]
    },
    "layer5": {
        "block_name": "convbn",
        "num_blocks": 2,
        "block_specs": [
            [128, 960, 1, 1],
            [960, 1280, 1, 1]
        ]
    }
}
 
MNV4ConvMedium_BLOCK_SPECS = {
    "conv0": {
        "block_name": "convbn",
        "num_blocks": 1,
        "block_specs": [
            [3, 32, 3, 2]
        ]
    },
    "layer1": {
        "block_name": "fused_ib",
        "num_blocks": 1,
        "block_specs": [
            [32, 48, 2, 4.0, True]
        ]
    },
    "layer2": {
        "block_name": "uib",
        "num_blocks": 2,
        "block_specs": [
            [48, 80, 3, 5, True, 2, 4],
            [80, 80, 3, 3, True, 1, 2]
        ]
    },
    "layer3": {
        "block_name": "uib",
        "num_blocks": 8,
        "block_specs": [
            [80,  160, 3, 5, True, 2, 6],
            [160, 160, 3, 3, True, 1, 4],
            [160, 160, 3, 3, True, 1, 4],
            [160, 160, 3, 5, True, 1, 4],
            [160, 160, 3, 3, True, 1, 4],
            [160, 160, 3, 0, True, 1, 4],
            [160, 160, 0, 0, True, 1, 2],
            [160, 160, 3, 0, True, 1, 4]
        ]
    },
    "layer4": {
        "block_name": "uib",
        "num_blocks": 11,
        "block_specs": [
            [160, 256, 5, 5, True, 2, 6],
            [256, 256, 5, 5, True, 1, 4],
            [256, 256, 3, 5, True, 1, 4],
            [256, 256, 3, 5, True, 1, 4],
            [256, 256, 0, 0, True, 1, 4],
            [256, 256, 3, 0, True, 1, 4],
            [256, 256, 3, 5, True, 1, 2],
            [256, 256, 5, 5, True, 1, 4],
            [256, 256, 0, 0, True, 1, 4],
            [256, 256, 0, 0, True, 1, 4],
            [256, 256, 5, 0, True, 1, 2]
        ]
    },
    "layer5": {
        "block_name": "convbn",
        "num_blocks": 2,
        "block_specs": [
            [256, 960, 1, 1],
            [960, 1280, 1, 1]
        ]
    }
}
 
MNV4ConvLarge_BLOCK_SPECS = {
    "conv0": {
        "block_name": "convbn",
        "num_blocks": 1,
        "block_specs": [
            [3, 24, 3, 2]
        ]
    },
    "layer1": {
        "block_name": "fused_ib",
        "num_blocks": 1,
        "block_specs": [
            [24, 48, 2, 4.0, True]
        ]
    },
    "layer2": {
        "block_name": "uib",
        "num_blocks": 2,
        "block_specs": [
            [48, 96, 3, 5, True, 2, 4],
            [96, 96, 3, 3, True, 1, 4]
        ]
    },
    "layer3": {
        "block_name": "uib",
        "num_blocks": 11,
        "block_specs": [
            [96,  192, 3, 5, True, 2, 4],
            [192, 192, 3, 3, True, 1, 4],
            [192, 192, 3, 3, True, 1, 4],
            [192, 192, 3, 3, True, 1, 4],
            [192, 192, 3, 5, True, 1, 4],
            [192, 192, 5, 3, True, 1, 4],
            [192, 192, 5, 3, True, 1, 4],
            [192, 192, 5, 3, True, 1, 4],
            [192, 192, 5, 3, True, 1, 4],
            [192, 192, 5, 3, True, 1, 4],
            [192, 192, 3, 0, True, 1, 4]
        ]
    },
    "layer4": {
        "block_name": "uib",
        "num_blocks": 13,
        "block_specs": [
            [192, 512, 5, 5, True, 2, 4],
            [512, 512, 5, 5, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 5, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 5, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 0, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 3, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 0, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 0, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 3, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 5, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 0, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 0, True, 1, 4],
            [512, 512, 5, 0, True, 1, 4]
        ]
    },
    "layer5": {
        "block_name": "convbn",
        "num_blocks": 2,
        "block_specs": [
           
<think>好的,我需要解决用户的问题:如何用MobileViTv1替换YOLOv8Backbone进行模型造。首先,我需要了解MobileViTv1的结构和YOLOv8Backbone部分。MobileViTv1结合了CNN和Transformer的优势,适合轻量化设计,而YOLOv8Backbone通常是CSPDarknet结构。替换的关键步骤可能包括修网络结构、调整通道数、处理特征融合等。 第一步,替换Backbone结构。YOLOv8Backbone负责提取多层次特征,我需要将CSPDarknet替换为MobileViTv1。根据论文,MobileViTv1有不同版本,如XXS、XS、S,用户需要根据需求选择合适的版本。然后,在代码中定义MobileViTv1的结构,并替换原来的Backbone部分。可能需要调整输入输出的通道数,确保与后续的Neck部分兼容。 第二步,通道数对齐。YOLOv8的Neck部分(如PANet)可能期望特定维度的特征图。MobileViTv1的输出通道可能与原Backbone不同,需要添加1x1卷积层进行调整。例如,如果原Backbone输出通道为[256, 512, 1024],而MobileViTv1输出为[128, 256, 512],则需要通过卷积层将通道数加倍。 第三步,特征融合适配。YOLOv8的多尺度检测需要不同层级的特征融合。MobileViTv1的特征图可能需要调整下采样率或分辨率,确保与Neck的期望匹配。可能需要修上采样或下采样操作,保持特征图尺寸一致。 第四步,模型微调。替换后模型需要重新训练,学习率可能需要调整,使用预训练权重可以加速收敛。此外,由于结构变化,可能需要调整损失函数的权重或数据增强策略。 在实现过程中,需要参考MobileViTv1的论文和官方代码,确保结构正确。同时,YOLOv8的实现可能因版本不同有所差异,需注意代码兼容性。例如,在YOLOv8的YAML配置文件中,替换Backbone部分为MobileViTv1的定义,并确保各层连接正确。 可能遇到的问题包括特征图尺寸不匹配、通道数不一致、训练不稳定等。解决方法包括调整卷积层参数、使用更小的学习率、逐步微调模型等。此外,验证替换后的模型是否保持原有的检测性能,或是否在轻量化同时达到预期效果。 最后,用户可能需要具体的代码示例和步骤说明,因此提供一个简化的代码示例会很有帮助。例如,展示如何定义MobileViTv1的Backbone,并集成到YOLOv8中,同时调整Neck和Head部分。此外,引用相关论文和资源,如MobileViTv1的官方实现和YOLOv8的文档,可以增强回答的可靠性。</think>### MobileViTv1替换YOLOv8 Backbone实现方法 #### 一、实现步骤 1. **Backbone结构替换** - YOLOv8默认使用CSPDarknet作为Backbone,需将其替换为MobileViTv1模块。MobileViTv1包含多个MobileViTBlock,其核心结构公式为: $$ \text{MobileViTBlock} = \text{Conv} + \text{Transformer} + \text{Skip Connection} $$ 其中Transformer层使用轻量化的多头自注意力机制[^1]。 - 在YOLOv8的模型定义文件(如`yolov8.yaml`)中修Backbone部分: ```yaml backbone: - [ -1, 1, MobileViTBlock, [128, 256, 3, 2] ] # 示例参数 ``` 2. **通道数对齐** - MobileViTv1的输出通道需匹配Neck部分的输入。例如原YOLOv8 Backbone输出通道为[256, 512, 1024],可通过1x1卷积调整: ```python self.channel_adjust = nn.Conv2d(in_channels=512, out_channels=1024, kernel_size=1) ``` 3. **特征图分辨率适配** - 使用插值或反卷积调整特征图尺寸: ```python nn.Upsample(scale_factor=2, mode='bilinear') ``` 4. **模型初始化** - 加载MobileViTv1预训练权重: ```python model.backbone.load_state_dict(torch.load('mobilevitv1_s.pth'), strict=False) ``` #### 二、代码实现示例 ```python import torch from torch import nn from ultralytics import YOLO class MobileViTBlock(nn.Module): def __init__(self, in_ch, out_ch, expansion=4): super().__init__() self.conv = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_ch, in_ch*expansion, 3, padding=1), nn.GELU(), nn.Conv2d(in_ch*expansion, out_ch, 1) ) self.attn = nn.MultiheadAttention(out_ch, num_heads=4) def forward(self, x): x = self.conv(x) b, c, h, w = x.shape x = x.flatten(2).permute(2,0,1) # [hw, b, c] x, _ = self.attn(x, x, x) x = x.permute(1,2,0).view(b,c,h,w) return x # 修YOLOv8模型 model = YOLO('yolov8n.yaml') model.model.backbone = nn.Sequential( MobileViTBlock(3, 64), nn.MaxPool2d(2), MobileViTBlock(64, 128), nn.MaxPool2d(2), MobileViTBlock(128, 256) ) ``` #### 三、训练建议 1. **学习率调整** - 初始学习率建议设为原值的1/10(如从0.01为0.001) 2. **冻结训练** ```python for param in model.backbone.parameters(): param.requires_grad = False # 初始冻结Backbone ``` 3. **数据增强** - 推荐使用Mosaic增强,补偿模型容量减少的影响
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