一、本文介绍

本文记录的是基于GhostNet V2的YOLOv11目标检测轻量化改进方法研究。在目前的研究中，基于轻量级卷积神经网络在建模长距离依赖方面的不足，引入自注意力机制虽能捕获全局信息，但在实际速度方面存在较大阻碍。GhostNet V2提出了一种硬件友好的注意力机制（DFC attention），并基于此构建GhostNet V2。==本文利用其中的模块重新设计YOLOv11的骨干网络，使模型在降低模型大小的同时，赋予模型各阶段更大的感受野，提高模型性能。==

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二、GhostNet V2设计原理

GhostNet V2是为移动应用设计的一种新的轻量级视觉骨干网络，其设计出发点、模型结构及优势如下：

2.1 设计出发点

• 基于轻量级卷积神经网络在建模长距离依赖方面的不足，引入自注意力机制虽能捕获全局信息，但在实际速度方面存在较大阻碍。
• 为解决这些问题，提出了一种硬件友好的注意力机制（DFC attention），并基于此构建GhostNet V2。

  2.2 模型结构

• 增强Ghost模块：Ghost模块中只有一半的特征与其他像素交互，损害了其捕获空间信息的能力。因此，使用DFC attention来增强Ghost模块的输出特征Y，以捕获不同空间像素之间的长距离依赖。
  • 输入特征X被送入两个分支，一个是Ghost模块产生输出特征Y，另一个是DFC模块生成注意力图A。
  • 通过1×1卷积将模块的输入X转换为DFC的输入Z。
  • 模块的最终输出O是两个分支输出的乘积，即O = Sigmoid(A) ⊙ V(X)。
• 特征下采样：直接将DFC attention与Ghost模块并行会引入额外的计算成本，因此通过对特征进行水平和垂直下采样来减小特征的大小，使DFC attention中的所有操作都在较小的特征上进行，然后再将特征图上采样到原始大小以匹配Ghost分支的特征大小。
• GhostV2 bottleneck：GhostNet采用包含两个Ghost模块的倒置残差瓶颈结构，第一个模块产生具有更多通道的扩展特征，第二个模块减少通道数以获得输出特征。通过研究发现增强“表达能力”更有效，因此只将扩展特征与DFC attention相乘。DFC attention分支与第一个Ghost模块并行以增强扩展特征，然后增强的特征被发送到第二个Ghost模块以产生输出特征。

2.3 优势

• 性能提升：在ImageNet数据集上，GhostNet V2以更低的计算成本实现了比GhostNet V1更高的性能，例如，GhostNet V2以167M FLOPs实现了75.3%的top - 1准确率，显著优于GhostNet V1的74.5%。
• 下游任务有效性：在对象检测和语义分割等下游任务中，捕获长距离依赖至关重要，DFC attention可以有效地赋予Ghost模块更大的感受野，从而构建更强大和高效的模块。

论文：https://arxiv.org/abs/2211.12905
源码：https://github.com/huawei-noah/Efficient-AI-Backbones/tree/master/ghostnetv2_pytorch

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：

https://blog.csdn.net/qq_42591591/article/details/142887255