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社区首页 >专栏 >YOLOv5改进---注意力机制:SKAttention注意力,SENet进阶版本

YOLOv5改进---注意力机制:SKAttention注意力,SENet进阶版本

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AI小怪兽
发布2023-11-30 15:44:31
5680
发布2023-11-30 15:44:31
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文章被收录于专栏:YOLO大作战

摘要:SKAttention注意力助力YOLOv5,即插即用,性能优于SENet

1. SKAttention

论文:https://arxiv.org/pdf/1903.06586.pdf

多个 SK 块的堆叠得到 SKNet,这个名字也是为了致敬 SENet。

SKNet 在 ImageNet、CIFAR 数据集上都取得了 SOTA。

详细的实验分析表明,SKNet 中的神经元可以捕获具有不同比例的目标对象,实验验证了神经元根据输入自适应地调整其感受野大小的能力。

本文的方法分为三个部分:Split,Fuse,Select。Split就是一个multi-branch的操作,用不同的卷积核进行卷积得到不同的特征;Fuse部分就是用SE的结构获取通道注意力的矩阵(N个卷积核就可以得到N个注意力矩阵,这步操作对所有的特征参数共享),这样就可以得到不同kernel经过SE之后的特征;Select操作就是将这几个特征进行相加。

1.1 加入 common.py

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###################### SKAttention     ####     start   by  AI&CV  ###############################

from torch.nn import init
from collections import OrderedDict


class SKAttention(nn.Module):

    def __init__(self, channel=512, kernels=[1, 3, 5, 7], reduction=16, group=1, L=32):
        super().__init__()
        self.d = max(L, channel // reduction)
        self.convs = nn.ModuleList([])
        for k in kernels:
            self.convs.append(
                nn.Sequential(OrderedDict([
                    ('conv', nn.Conv2d(channel, channel, kernel_size=k, padding=k // 2, groups=group)),
                    ('bn', nn.BatchNorm2d(channel)),
                    ('relu', nn.ReLU())
                ]))
            )
        self.fc = nn.Linear(channel, self.d)
        self.fcs = nn.ModuleList([])
        for i in range(len(kernels)):
            self.fcs.append(nn.Linear(self.d, channel))
        self.softmax = nn.Softmax(dim=0)

    def forward(self, x):
        bs, c, _, _ = x.size()
        conv_outs = []
        ### split
        for conv in self.convs:
            conv_outs.append(conv(x))
        feats = torch.stack(conv_outs, 0)  # k,bs,channel,h,w

        ### fuse
        U = sum(conv_outs)  # bs,c,h,w

        ### reduction channel
        S = U.mean(-1).mean(-1)  # bs,c
        Z = self.fc(S)  # bs,d

        ### calculate attention weight
        weights = []
        for fc in self.fcs:
            weight = fc(Z)
            weights.append(weight.view(bs, c, 1, 1))  # bs,channel
        attention_weughts = torch.stack(weights, 0)  # k,bs,channel,1,1
        attention_weughts = self.softmax(attention_weughts)  # k,bs,channel,1,1

        ### fuse
        V = (attention_weughts * feats).sum(0)
        return V

###################### SKAttention     ####     end   by  AI&CV  ###############################

1.2 加入yolo.py中:

代码语言:javascript
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        elif m is SKAttention:
            c1, c2 = ch[f], args[0]
            if c2 != nc:
                c2 = make_divisible(min(c2, max_channels) * width, 8)
            args = [c1, *args[1:]]

1.3 yolov5s_SKAttention.yaml

代码语言:javascript
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# YOLOv5 🚀 by Ultralytics, GPL-3.0 license

# Parameters
nc: 1  # number of classes
depth_multiple: 0.33  # model depth multiple
width_multiple: 0.50  # layer channel multiple
anchors:
  - [10,13, 16,30, 33,23]  # P3/8
  - [30,61, 62,45, 59,119]  # P4/16
  - [116,90, 156,198, 373,326]  # P5/32

# YOLOv5 v6.0 backbone
backbone:
  # [from, number, module, args]
  [[-1, 1, Conv, [64, 6, 2, 2]],  # 0-P1/2
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]],  # 1-P2/4
   [-1, 3, C3, [128]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],  # 3-P3/8
   [-1, 6, C3, [256]],
   [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]],  # 5-P4/16
   [-1, 9, C3, [512]],
   [-1, 1, Conv, [1024, 3, 2]],  # 7-P5/32
   [-1, 3, C3, [1024]],
   [-1, 1, SPPF, [1024, 5]],  # 9
  ]

# YOLOv5 v6.0 head
head:
  [[-1, 1, Conv, [512, 1, 1]],
   [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],
   [[-1, 6], 1, Concat, [1]],  # cat backbone P4
   [-1, 3, C3, [512, False]],  # 13

   [-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],
   [[-1, 4], 1, Concat, [1]],  # cat backbone P3
   [-1, 3, C3, [256, False]],  # 17 (P3/8-small)

   [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],
   [[-1, 14], 1, Concat, [1]],  # cat head P4
   [-1, 3, C3, [512, False]],  # 20 (P4/16-medium)

   [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]],
   [[-1, 10], 1, Concat, [1]],  # cat head P5
   [-1, 3, C3, [1024, False]],  # 23 (P5/32-large)
   [-1, 1, SKAttention, [1024]],  # 24

   [[17, 20, 24], 1, Detect, [nc, anchors]],  # Detect(P3, P4, P5)
  ]

by CSDN AI小怪兽 https://blog.csdn.net/m0_63774211/article/details/131375247

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原创声明:本文系作者授权腾讯云开发者社区发表,未经许可,不得转载。

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