一、本文介绍
本文记录的是利用Conv2Former优化YOLOv11的目标检测网络模型。Transformer通过自注意力机制能够获取全局信息，但资源占用较大。卷积操作资源占用较少，但只能根据卷积核的大小获取局部信息。Conv2Former==通过卷积调制操作简化了自注意力机制，更有效地利用了大核卷积，在视觉识别任务中表现出较好的性能。==
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二、Conv2Former介绍
Conv2Former: A Simple Transformer-Style ConvNet for Visual Recognition
Conv2Former是一种用于视觉识别的新型卷积网络架构，其设计的原理和优势如下：
2.1 原理
2.1.1 整体架构
Conv2Former采用金字塔结构，与ConvNeXt和Swin Transformer网络类似，共四个阶段，每阶段特征图分辨率不同，连续阶段间使用patch embedding块（通常为步长2的2×2卷积）降低分辨率，不同阶段有不同数量的卷积块，构建了Conv2Former-N、Conv2Former-T、Conv2Former-S、Conv2Forme -B、Conv2Former-L五种变体。
2.1.1 卷积调制块
- Self-Attention：对于输入令牌序列X，
Self-Attention首先通过线性层生成键K、查询Q和值V，输出为值的加权平均，基于相似性得分矩阵A，A通过Softmax(QK⊤)计算，矩阵A的形状为R ^ {N×N}，使得自注意力的计算复杂度随序列长度N的增加而呈二次方增长。 - 卷积调制：输入令牌X ∈ R ^ {H×W×C}，使用核大小为k×k的简单深度卷积和哈达玛积计算输出z，具体为Z = A ⊙ V，A = DConv(k×k)(W1X)，V = W2X，其中⊙是哈达玛积，w1和w2是两个线性层的权重矩阵，DConv(k×k)表示核大小为k×k的深度卷积。这样使得每个空间位置(h, w)与以(h, w)为中心的k×k方形区域内的所有像素相关联，通过线性层实现通道间的信息交互，每个空间位置的输出是该方形区域内所有像素的加权和。
2.2 优势
- 与Self - attention对比：利用卷积建立关系，在处理高分辨率图像时比Self-Attention更节省内存。
- 与经典残差块对比：由于调制操作，能够适应输入内容。
- 对大核卷积的利用：ConvNeXt受益于将卷积核大小从3增大到7，但进一步增加核大小几乎没有性能增益且带来计算负担，而Conv2Former随着核大小从5×5增加到21×21，性能有持续提升，且默认将核大小设置为11×11以考虑模型效率。
- 加权策略：将深度卷积的输出作为权重来调制线性投影后的特征，且在哈达玛积之前不使用激活或归一化层（如Sigmoid或Lp归一化），这是获得良好性能的关键因素，例如添加Sigmoid函数会使性能下降超过0.5%。
- 实验结果：在ImageNet分类、COCO对象检测和ADE20k语义分割等任务中，Conv2Former的性能优于之前流行的ConvNets和大多数基于Transformer的模型。
论文：https://arxiv.org/pdf/2211.11943
源码： https://github.com/HVision-NKU/Conv2Former
三、实现代码及YOLOv11修改步骤
模块完整介绍、个人总结、实现代码、模块改进、二次创新以及各模型添加步骤参考如下地址：
