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YOLOv8独家原创改进：创新自研CPMS注意力，多尺度通道注意力具+多尺度深度可分离卷积空间注意力，全面升级CBAM

原创

AI小怪兽

发布于 2023-12-06 01:40:24

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💡💡💡本文自研创新改进：自研CPMS,多尺度通道注意力具+多尺度深度可分离卷积空间注意力,全面升级CBAM

1）作为注意力CPMS使用；

推荐指数：五星

CPMS | 亲测在多个数据集能够实现涨点，对标CBAM。

在道路缺陷检测任务中，原始map为0.8，cbam为0.822 ，CPMS 为 0.874

1.计算机视觉中的注意力机制

一般来说，注意力机制通常被分为以下基本四大类：

通道注意力 Channel Attention

空间注意力机制 Spatial Attention

时间注意力机制 Temporal Attention

分支注意力机制 Branch Attention

2.CBAM：通道注意力和空间注意力的集成者

轻量级的卷积注意力模块，它结合了通道和空间的注意力机制模块

论文题目：《CBAM: Convolutional Block Attention Module》 论文地址： https://arxiv.org/pdf/1807.06521.pdf

上图可以看到，CBAM包含CAM（Channel Attention Module）和SAM（Spartial Attention Module）两个子模块，分别进行通道和空间上的Attention。这样不只能够节约参数和计算力，并且保证了其能够做为即插即用的模块集成到现有的网络架构中去。

3.自研CPMS

多尺度通道注意力具+多尺度深度可分离卷积空间注意力

3.1 yolov8_CPMS.yaml

# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license
# YOLOv8 object detection model with P3-P5 outputs. For Usage examples see https://docs.ultralytics.com/tasks/detect

# Parameters
nc: 80  # number of classes
scales: # model compound scaling constants, i.e. 'model=yolov8n.yaml' will call yolov8.yaml with scale 'n'
  # [depth, width, max_channels]
  n: [0.33, 0.25, 1024]  # YOLOv8n summary: 225 layers,  3157200 parameters,  3157184 gradients,   8.9 GFLOPs
  s: [0.33, 0.50, 1024]  # YOLOv8s summary: 225 layers, 11166560 parameters, 11166544 gradients,  28.8 GFLOPs
  m: [0.67, 0.75, 768]   # YOLOv8m summary: 295 layers, 25902640 parameters, 25902624 gradients,  79.3 GFLOPs
  l: [1.00, 1.00, 512]   # YOLOv8l summary: 365 layers, 43691520 parameters, 43691504 gradients, 165.7 GFLOPs
  x: [1.00, 1.25, 512]   # YOLOv8x summary: 365 layers, 68229648 parameters, 68229632 gradients, 258.5 GFLOPs

# YOLOv8.0n backbone
backbone:
  # [from, repeats, module, args]
  - [-1, 1, Conv, [64, 3, 2]]  # 0-P1/2
  - [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]]  # 1-P2/4
  - [-1, 3, C2f, [128, True]]
  - [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]]  # 3-P3/8
  - [-1, 6, C2f, [256, True]]
  - [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]]  # 5-P4/16
  - [-1, 6, C2f, [512, True]]
  - [-1, 1, Conv, [1024, 3, 2]]  # 7-P5/32
  - [-1, 3, C2f, [1024, True]]
  - [-1, 1, SPPF, [1024, 5]]  # 9
  - [-1, 1, CPMS, [1024]]  # 10

# YOLOv8.0n head
head:
  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']]
  - [[-1, 6], 1, Concat, [1]]  # cat backbone P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 13

  - [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']]
  - [[-1, 4], 1, Concat, [1]]  # cat backbone P3
  - [-1, 3, C2f, [256]]  # 16 (P3/8-small)

  - [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]]
  - [[-1, 13], 1, Concat, [1]]  # cat head P4
  - [-1, 3, C2f, [512]]  # 19 (P4/16-medium)

  - [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]]
  - [[-1, 10], 1, Concat, [1]]  # cat head P5
  - [-1, 3, C2f, [1024]]  # 22 (P5/32-large)

  - [[16, 19, 22], 1, Detect, [nc]]  # Detect(P3, P4, P5)

4.数据集验证

数据集介绍道路缺陷检测数据集，数据大小390张，随机划分为训练、测试、验证集。

下图可见，缺陷存在各个尺度的特征，验证多尺度创新点是十分合适的

原始v8n性能

YOLOv8 summary (fused): 168 layers, 3005843 parameters, 0 gradients, 8.1 GFLOPs
                 Class     Images  Instances      Box(P          R      mAP50  mAP50-95): 100%|██████████| 5/5 [00:01<00:00,  2.50it/s]
                   all         71         63      0.731      0.732        0.8       0.47

cbam性能

YOLOv8_CBAM summary (fused): 176 layers, 3071733 parameters, 0 gradients, 8.1 GFLOPs
                 Class     Images  Instances      Box(P          R      mAP50  mAP50-95): 100%|██████████| 5/5 [00:02<00:00,  2.46it/s]
                   all         71         63      0.834      0.683      0.822      0.442

CPMS性能

YOLOv8_CPMS summary (fused): 187 layers, 3193747 parameters, 0 gradients, 8.3 GFLOPs
                 Class     Images  Instances      Box(P          R      mAP50  mAP50-95): 100%|██████████| 5/5 [00:04<00:00,  1.02it/s]
                   all         71         63      0.879      0.695      0.874      0.496