首页 > 其他分享 >【YOLOv11改进 - 注意力机制】EMA(Efficient Multi-Scale Attention):基于跨空间学习的高效多尺度注意力

【YOLOv11改进 - 注意力机制】EMA(Efficient Multi-Scale Attention):基于跨空间学习的高效多尺度注意力

时间:2024-11-07 21:58:15浏览次数:1  
标签:Multi Scale EMA nn self groups 维度 注意力 通道

介绍

image-20240523225118657

摘要

通道或空间注意力机制在许多计算机视觉任务中表现出显著的效果,可以生成更清晰的特征表示。然而,通过通道维度缩减来建模跨通道关系可能会对提取深度视觉表示带来副作用。本文提出了一种新颖高效的多尺度注意力(EMA)模块。该模块着重于保留每个通道的信息并减少计算开销,我们将部分通道重新调整为批次维度,并将通道维度分组为多个子特征,使空间语义特征在每个特征组内分布均匀。具体来说,除了在每个并行分支中对全局信息进行编码以重新校准通道权重外,这两个并行分支的输出特征还通过跨维度交互进一步聚合,以捕捉像素级的成对关系。我们在图像分类和目标检测任务上进行了广泛的消融研究和实验,使用流行的基准数据集(如CIFAR-100、ImageNet-1k、MS COCO和VisDrone2019)来评估其性能。

YOLOv11目标检测创新改进与实战案例专栏

点击查看文章目录: YOLOv11创新改进系列及项目实战目录 包含卷积,主干 注意力,检测头等创新机制 以及 各种目标检测分割项目实战案例

点击查看专栏链接: YOLOv11目标检测创新改进与实战案例

在这里插入图片描述

文章链接

论文地址:论文地址

代码地址:代码地址

基本原理

EMA(Efficient Multi-Scale Attention)模块是一种新颖的高效多尺度注意力机制,旨在提高计算机视觉任务中的特征表示效果。 EMA注意力模块通过结合通道和空间信息、采用多尺度并行子网络结构以及优化坐标注意力机制,实现了更加高效和有效的特征表示,为计算机视觉任务的性能提升提供了重要的技术支持。

  1. 通道和空间注意力的结合:EMA模块通过将通道和空间信息相结合,实现了通道维度的信息保留和降低计算负担。这种结合有助于在特征表示中捕捉跨通道关系,同时避免了通道维度的削减,从而提高了模型的表现效果。

  2. 多尺度并行子网络:EMA模块采用多尺度并行子网络结构,其中包括一个处理1x1卷积核和一个处理3x3卷积核的并行子网络。这种结构有助于有效捕获跨维度交互作用,建立不同维度之间的依赖关系,从而提高特征表示的能力。

  3. 坐标注意力(CA)的再审视:EMA模块在坐标注意力(CA)的基础上进行了改进和优化。CA模块通过将位置信息嵌入通道注意力图中,实现了跨通道和空间信息的融合。EMA模块在此基础上进一步发展,通过并行子网络块有效捕获跨维度交互作用,建立不同维度之间的依赖关系。

  4. 特征聚合和交互:EMA模块通过并行子网络的设计,有助于实现特征的聚合和交互,从而提高模型对长距离依赖关系的建模能力。这种设计避免了更多的顺序处理和大规模深度,使模型更加高效和有效。

下图是结构,其中包括输入、特征重组、通道注意力和输出步骤。

image-20240523230431626

核心代码

import torch
from torch import nn

class EMA(nn.Module):
    def __init__(self, channels, c2=None, factor=32):
        super(EMA, self).__init__()
        self.groups = factor  # 分组数,默认为32
        assert channels // self.groups > 0  # 确保通道数能够被分组数整除
        self.softmax = nn.Softmax(-1)  # 定义 Softmax 层,用于最后一维度的归一化
        self.agp = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1))  # 自适应平均池化,将特征图缩小为1x1
        self.pool_h = nn.AdaptiveAvgPool2d((None, 1))  # 自适应平均池化,保留高度维度,将宽度压缩为1
        self.pool_w = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, None))  # 自适应平均池化,保留宽度维度,将高度压缩为1
        self.gn = nn.GroupNorm(channels // self.groups, channels // self.groups)  # 分组归一化
        self.conv1x1 = nn.Conv2d(channels // self.groups, channels // self.groups, kernel_size=1, stride=1, padding=0)  # 1x1卷积
        self.conv3x3 = nn.Conv2d(channels // self.groups, channels // self.groups, kernel_size=3, stride=1, padding=1)  # 3x3卷积

    def forward(self, x):
        b, c, h, w = x.size()  # 获取输入张量的尺寸:批次、通道、高度、宽度
        group_x = x.reshape(b * self.groups, -1, h, w)  # 将张量按组重构:批次*组数, 通道/组数, 高度, 宽度
        x_h = self.pool_h(group_x)  # 对高度方向进行池化,结果形状为 (b*groups, c//groups, h, 1)
        x_w = self.pool_w(group_x).permute(0, 1, 3, 2)  # 对宽度方向进行池化,并转置结果形状为 (b*groups, c//groups, 1, w)
        hw = self.conv1x1(torch.cat([x_h, x_w], dim=2))  # 将池化后的特征在高度方向拼接后进行1x1卷积
        x_h, x_w = torch.split(hw, [h, w], dim=2)  # 将卷积后的特征分为高度特征和宽度特征
        x1 = self.gn(group_x * x_h.sigmoid() * x_w.permute(0, 1, 3, 2).sigmoid())  # 结合高度和宽度特征,应用分组归一化
        x2 = self.conv3x3(group_x)  # 对重构后的张量应用3x3卷积
        x11 = self.softmax(self.agp(x1).reshape(b * self.groups, -1, 1).permute(0, 2, 1))  # 对 x1 进行自适应平均池化并应用Softmax
        x12 = x2.reshape(b * self.groups, c // self.groups, -1)  # 重构 x2 的形状为 (b*groups, c//groups, h*w)
        x21 = self.softmax(self.agp(x2).reshape(b * self.groups, -1, 1).permute(0, 2, 1))  # 对 x2 进行自适应平均池化并应用Softmax
        x22 = x1.reshape(b * self.groups, c // self.groups, -1)  # 重构 x1 的形状为 (b*groups, c//groups, h*w)
        weights = (torch.matmul(x11, x12) + torch.matmul(x21, x22)).reshape(b * self.groups, 1, h, w)  # 计算权重,并重构为 (b*groups, 1, h, w)
        return (group_x * weights.sigmoid()).reshape(b, c, h, w)  # 将权重应用于原始张量,并重构为原始输入形状

YOLOv11引入代码

在根目录下的ultralytics/nn/目录,新建一个attention目录,然后新建一个以 EMA_attention为文件名的py文件, 把代码拷贝进去。

task与yaml配置

详见:https://blog.csdn.net/shangyanaf/article/details/143041421

标签:Multi,Scale,EMA,nn,self,groups,维度,注意力,通道
From: https://www.cnblogs.com/banxia-frontend/p/18534096

相关文章

  • 【漏洞复现】灵当CRM multipleUpload.php 任意文件上传漏洞
    免责声明:        本文旨在提供有关特定漏洞的信息,以帮助用户了解潜在风险。发布此信息旨在促进网络安全意识和技术进步,并非出于恶意。读者应理解,利用本文提到的漏洞或进行相关测试可能违反法律或服务协议。未经授权访问系统、网络或应用程序可能导致法律责任或严......
  • 2024 nature| 基于motif(模体)的药物相互作用预测——采用局部和全局自注意力机制
    【声明:本文是采用模体结构和注意力机制进药物作用预测,抽象到理论可以看作在复杂网络上进行模体和结构的链路预测。文章出处如下】论文出处:https://www.nature.com/articles/s42256-024-00888-61.摘要:药物-药物相互作用(DDIs)是制药研究和临床应用中的重要问题,因为它们可能......
  • 结合创新,小波变换+注意力机制竟能实现100%分类准确率
    2024深度学习发论文&模型涨点之——小波变换+注意力机制小波变换是一种先进的信号分析技术,它擅长捕捉信号的局部特征,但有时可能会忽略数据中的关键信息。为了克服这一局限,我们引入了注意力机制,这一机制能够强化模型对数据重要部分的关注。通过将小波变换与注意力机制相结合,我......
  • CDDFuse: Correlation-Driven Dual-Branch Feature Decomposition for Multi-Modality
    文章信息标题CDDFuse:Correlation-DrivenDual-BranchFeatureDecompositionforMulti-ModalityImageFusion会议及时间CVPR2023主要内容为了解决建模跨模态特征和分解期望模态特有和模态共有特征的挑战,本文提出了一种用于多模态图像融合的双分支Transformer-CNN架构CDD......
  • 基于Multisim篮球比赛24S倒计时电路(含仿真和报告)
    【全套资料.zip】篮球比赛24S倒计时电路设计Multisim仿真设计数字电子技术文章目录功能一、Multisim仿真源文件二、原理文档报告资料下载【Multisim仿真+报告+讲解视频.zip】功能篮球比赛24S倒计时功能:1.具有数码管显示24S计时功能。2.设置外部开关,可以直接启动......
  • 基于Multisim光控夜灯LED电路(含仿真和报告)
    【全套资料.zip】光控夜灯LED电路设计Multisim仿真设计数字电子技术文章目录功能一、Multisim仿真源文件二、原理文档报告资料下载【Multisim仿真+报告+讲解视频.zip】功能光控夜灯LED电路1.采用纯数字电路,非单片机。2.通过检测周围光线,光线暗自动开灯,光线亮自......
  • (六)OpenPCDet当中Pointpillars之添加全局注意力机制 (Global Attention Mechanism)-深度
    1.什么是全局注意力机制?      全局注意力机制是一种在深度学习中广泛应用的技术,尤其在激光雷达目标检测中具有重要作用。它通过计算输入数据中各元素之间的相关性,动态地确定在进行目标检测时需要关注哪些部分。全局注意力机制的关键在于通过注意力得分对不同输入部分进......
  • 【文献阅读】Multi-region radiomics for artificially intelligent diagnosis of bre
    题目:基于多模态超声的人工智能诊断乳腺癌的多区域放射组学研究摘要:目的:乳腺癌的超声(US)诊断通常是基于单一的超声方式对整个乳腺肿瘤的单一区域,这限制了诊断性能。在乳腺肿瘤的多模态超声图像上的多个区域都可能对诊断有有用的信息。本研究旨在提出一种多模态放射组学多模式......
  • 【文献阅读】Multimodal feature learning and fusion on B-mode ultrasonography and
    题目:基于点门控深度网络的b型超声和超声弹性成像的多模态特征学习与融合诊断摘要:b型超声和超声弹性成像可用于前列腺癌(PCa)的临床诊断。两种超声(US)模式的结合使用计算机辅助可能有助于提高诊断性能。提出了一种基于多模态超声的计算机辅助诊断(CAD)技术。首先,从b型US图像和超声......
  • Veritas InfoScale 8.0 (Unix, Linux, Windows) 下载 - 高可用性和灾难恢复解决方案
    VeritasInfoScale8.0(Unix,Linux,Windows)-高可用性和灾难恢复解决方案打造云和本地应用程序的高可用性和出色性能请访问原文链接:VeritasInfoScale8.0(Unix,Linux,Windows)-高可用性和灾难恢复解决方案查看最新版。原创作品,转载请保留出处。作者主页:sysin.org......