YOLOv7改进方式提升,网络配置层数从104层压缩到24层

本文介绍了YOLOv7的改进方法,通过通道平衡和跳跃连接策略,将网络层数从104层压缩到24层,提高网络稳定性和泛化性,同时增强目标检测的准确性和鲁棒性,使模型更易于优化和扩展。

YOLOv7改进方式提升,网络配置层数从104层压缩到24层

YOLOv7是目标检测中一种高效的神经网络模型,但是原始的网络结构使用了104层的卷积神经网络。为了更清晰、更方便、更快速地对YOLOv7进行改进,我们采用了一种改进方式,并将网络配置层数从104层压缩到24层。这种新的改进方式使得改进难度下降,让YOLOv7更易于使用和扩展。

具体来说,我们的改进方法主要采用了以下两个策略:

  1. 通道平衡

我们通过一定的规则来约束网络中每个卷积层的通道数,从而保证网络各层之间的通道数平衡。这样能够避免通道数过多或过少导致的信息瓶颈或计算量不均等情况,从而提高网络的稳定性和泛化性。

  1. 跳跃连接

我们在网络中加入了多个跳跃连接,从低层到高层逐渐增加,以实现不同层之间的信息交流和特征融合。这样可以有效地提高目标检测的准确性和鲁棒性。

下面是我们改进后的YOLOv7的代码实现:

import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F

class YOLOv7(nn.Module):
    def __init__(self, in_channels=3, num_classes=80):
        super(YOLOv7, self).__init__()

        self.conv1 = nn.Conv2d(in_channels, 16, 3, padding=1)
        self.bn1 = nn.BatchNorm2d(16)
        self.pool1 = nn.Ma
### YOLOv5 改进 BiFPN 添加检测的实现方法 在 YOLOv5 中引入 **BiFPN(Bidirectional Feature Pyramid Network)** 并添加额外的检测,可以显著提升模型对多尺度目标(尤其是小目标)的检测能力。BiFPN 的核心思想是实现特征金字塔的双向融合,从而增强特征传递和信息流动。 #### 1. 替换 YOLOv5 中的 Neck 部分 YOLOv5 原始结构中使用的是 PANet(Path Aggregation Network)作为 Neck 模块,改进时需要将其替换为 BiFPN 模块。BiFPN 具备以下特点: - **自上而下与自下而上的双向融合**,增强多尺度特征表示。 - 引入可学习权重(例如 `BiFPN_Add2` 和 `BiFPN_Add3`),提升特征融合的灵活性[^3]。 替换步骤如下: 1. **下载并导入 BiFPN 模块代码**:从开源实现中获取 BiFPN 的 PyTorch 实现,并将其添加到 YOLOv5 的模型定义文件中。 2. **修改 `yaml` 配置文件**:在 YOLOv5 的配置文件(如 `yolov5s.yaml`)中,将 `PANet` 替换为 `BiFPN` 模块的类名,并设置相应的参数。 3. **调整模型结构**:确保输入输出通道数匹配,避免因通道不一致导致的错误。 #### 2. 添加额外的检测 为了提升小目标检测性能,可以在 BiFPN 后添加额外的检测(Detection Layer),通常包括以下策略: - **增加高分辨率特征图分支**:在浅特征图上添加检测头,增强对小目标的感知能力。 - **多尺度检测头设计**:基于 BiFPN 输出的不同尺度特征图,分别连接检测头(如 YOLO Head),实现多尺度目标检测。 示例代码如下(基于 PyTorch): ```python class DetectLayer(nn.Module): def __init__(self, in_channels, num_classes, anchors): super(DetectLayer, self).__init__() self.num_anchors = len(anchors) self.num_classes = num_classes self.conv = nn.Conv2d(in_channels, self.num_anchors * (5 + num_classes), kernel_size=1) def forward(self, x): return self.conv(x) ``` 在模型定义中,将 `DetectLayer` 分别连接到 BiFPN 输出的不同级特征图上,以实现多尺度检测。 #### 3. 修改损失函数与预测解码 由于增加了检测,需相应调整损失函数(如 `CIoU Loss` 或 `DIoU Loss`)和预测解码逻辑,确保模型训练和推理阶段的兼容性。 - **损失函数**:保持与原始 YOLOv5 一致的损失计算方式,但需扩展至新增检测。 - **预测解码**:在推理阶段,合并所有检测的输出,并通过 NMS(非极大值抑制)处理冗余预测框。 #### 4. 训练与优化 在完成结构修改后,需进行以下训练与优化步骤: - **预训练权重加载**:使用原始 YOLOv5 的预训练权重初始化主干网络(Backbone)和检测头部分。 - **冻结部分参数**:初期训练时可冻结 Backbone,仅训练 BiFPN 和新增检测。 - **学习率与优化器调整**:采用分学习率策略,提升训练稳定性。 - **数据增强策略优化**:引入 Mosaic、MixUp 等增强手段,提升模型泛化能力。 #### 5. 性能评估与调优 完成训练后,需对模型进行评估与调优: - **精度指标**:计算 mAP(mean Average Precision)等指标,对比改进前后性能。 - **推理速度**:评估模型在目标设备上的推理速度,确保满足实时性要求。 - **模型压缩**:若部署环境资源受限,可考虑使用剪枝、量化等技术优化模型大小。 ---
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