YOLOv8改进 | 主干篇 | 利用SENetV1改进网络结构 (ILSVRC冠军得主)

简介: YOLOv8改进 | 主干篇 | 利用SENetV1改进网络结构 (ILSVRC冠军得主)

一、本文介绍

本文给大家带来的改进机制是SENet(Squeeze-and-Excitation Networks)其是一种通过调整卷积网络中的通道关系来提升性能的网络结构。SENet并不是一个独立的网络模型,而是一个可以和现有的任何一个模型相结合的模块(可以看作是一种通道型的注意力机制)。在SENet中,所谓的挤压和激励(Squeeze-and-Excitation)操作是作为一个单元添加到传统的卷积网络结构中,如残差单元中(后面我会把修改好的残差单元给大家大家直接复制粘贴即可使用)。这样可以增强模型对通道间关系的捕获,提升整体的特征表达能力,而不需要从头开始设计一个全新的网络架构。因此,SENet可以看作是对现有网络模型的一种改进和增强(亲测大中小三中目标检测上都有一定程度的涨点效果)。

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推荐指数:⭐⭐⭐⭐⭐

涨点效果:⭐⭐⭐⭐⭐

专栏目录:YOLOv8改进有效系列目录 | 包含卷积、主干、检测头、注意力机制、Neck上百种创新机制

专栏回顾:YOLOv8改进系列专栏——本专栏持续复习各种顶会内容——科研必备

二、SENetV1框架原理

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SENet(Squeeze-and-Excitation Networks)的主要思想在于通过挤压-激励(SE)块强化了网络对通道间依赖性的建模。这一创新的核心在于自适应地重新校准每个通道的特征响应,显著提升了网络对特征的表示能力。SE块的叠加构成了SENet架构,有效提高了模型在不同数据集上的泛化性。SENet的创新点包括其独特的结构设计,它在增加极少计算成本的情况下,为现有CNN模型带来了显著的性能提升,并在国际图像识别竞赛ILSVRC 2017中取得了突破性的成果

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上图展示了一个挤压-激励(Squeeze-and-Excitation, SE)块的结构。输入特征图 经过一个变换 后产生特征图 。然后,特征图被压缩成一个全局描述子,这是通过全局平均池化 实现的,产生一个通道描述子。这个描述子经过两个全连接层 ,第一个是降维,第二个是升维,并通过激活函数如ReLU和Sigmoid激活。最后,原始特征图

与学习到的通道权重 相乘,得到重新校准的特征图 。这种结构有助于网络通过学习通道间的依赖性,自适应地强化或抑制某些特征通道。

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上面的图片展示了两种神经网络模块的结构图:Inception模块和残差(ResNet)模块。每个模块都有其标准形式和一个修改形式,对比图融入了Squeeze-and-Excitation (SE)块来提升性能。

左面的部分是原始Inception模块(左)和SE-Inception模块(右)。SE-Inception模块通过全局平均池化和两个全连接层(第一个使用ReLU激活函数,第二个使用Sigmoid函数)来生成通道级权重,然后对输入特征图进行缩放。

右面的部分展示了原始残差模块(左)和SE-ResNet模块(右)。SE-ResNet模块在传统的残差连接之后添加了SE块,同样使用全局平均池化和全连接层来获得通道级权重,并对残差模块的输出进行缩放。

这两个修改版模块都旨在增强网络对特征的重要性评估能力,从而提升整体模型的性能。

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