YOLOv8知识蒸馏 | 目标检测的无损涨点

本文通过知识蒸馏技术提升YOLOv8n学生模型的性能。使用教师网络yosv8s,通过软标签和注意力图传递知识。详细步骤包括教师网络训练、损失函数修改、知识蒸馏训练,最终学生模型在教师模型的指导下表现出色。

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YOLOv8知识蒸馏

本文采用知识蒸馏的技术来训练模型。知识蒸馏是一种将复杂的模型知识传递给一个较简单模型的方法,从而提高简单模型的性能。而在知识蒸馏的过程中,主要有两种方式来传递知识:软标签和注意力图。软标签是一种将目标位置和类别信息以概率分布的形式传递给学生网络的方法,可以提供更丰富的信息。而注意力图则是一种将教师网络对目标的关注程度传递给学生网络的方式,可以帮助学生网络更好地学习目标的特征。
事前说明,知识蒸馏可用于自己魔改后的网络结构,但是需要保证教师网络比学生网络更大,且效果更好。本文将以私人睡岗数据集为例,选用yolov8n网络为学生网络,选用yosv8s网络为教师网络。

step 1.训练一版教师网络

step 2.损失函数修改

在上面代码下插入以下代码

#蒸馏关
#-------------------------------
# self.t_weights = False
# executed = True
#------------------------
# 蒸馏开
#----------------------------------
### 使用知识蒸馏优化 YOLOv8 模型 #### 教师模型与学生模型的选择 在应用知识蒸馏YOLOv8 的过程中,教师模型通常是在大规模数据集上充分训练过的高性能 YOLOv8 版本。相比之下,学生模型则可能基于更有限的数据集进行初始化或预训练[^1]。 #### 蒸馏过程中的损失函数设计 为了有效传递教师模型的知识给学生模型,在线蒸馏和离线蒸馏都涉及到特定形式的损失计算。具体来说: - **在线蒸馏**:此方法允许实时调整参数,使得每次迭代都能立即反映最新的权重更新情况。这有助于捕捉动态变化的学习模式。 - **离线蒸馏**:这种方法依赖预先固定好的教师输出作为指导信号来进行后续的学生网络训练。这种方式更适合处理静态特征提取任务。 两种方式均会引入额外的蒸馏损失项(如 `dfeaLoss` 和 `dlineLoss`),这些特殊定义的损失用于衡量两个模型之间的差异程度,并促使学生尽可能模仿老师的行为表现[^2]。 #### 实现代码示例 以下是简化版的知识蒸馏实现框架,展示了如何设置这两种类型的蒸馏机制以及相应的损失组合策略: ```python import torch.nn as nn class DistilledYOLOv8(nn.Module): def __init__(self, teacher_model, student_model): super(DistilledYOLOv8, self).__init__() self.teacher = teacher_model.eval() # 将教师模型设为评估模式 self.student = student_model.train() def forward(self, x): with torch.no_grad(): t_output = self.teacher(x) # 获取教师预测结果 s_output = self.student(x) return t_output, s_output def distillation_loss(t_outputs, s_outputs, labels=None): """ 计算总损失 """ # 定义常规检测框回归/分类损失 (MLoss) detection_criterion = ... # 假设有合适的损失函数实例化对象 mloss = detection_criterion(s_outputs, labels) # 添加蒸馏特有损失组件 feature_distill_criterion = ... linearity_distill_criterion = ... dfea_loss = feature_distill_criterion(t_outputs['features'], s_outputs['features']) dline_loss = linearity_distill_criterion(t_outputs['logits'], s_outputs['logits']) total_loss = mloss + alpha * dfea_loss + beta * dline_loss return total_loss ``` 在此基础上,可以根据实际应用场景微调超参α和β的比例关系,以达到最佳平衡效果。
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