一、本文介绍
本文记录的是基于EfficientViT的YOLOv11轻量化改进方法研究。EfficientViT通过构建多尺度线性注意力模块将全局感受野与多尺度学习相结合，并以此模块为核心构建网络，构建轻量级且硬件高效的操作，以提升性能并降低硬件部署难度。
本文在替换骨干网络中配置了原论文中的EfficientViT_M0、EfficientViT_M1、EfficientViT_M2、EfficientViT_M3、EfficientViT_M4和EfficientViT_M56种模型，以满足不同的需求。
| 模型 | 参数量 | 计算量 | 推理速度 |
|---|---|---|---|
| YOLOv11m | 20.0M | 67.6GFLOPs | 3.5ms |
| Improved | 11.8M | 31.1GFLOPs | 3.2ms |
专栏目录：YOLOv11改进目录一览 | 涉及卷积层、轻量化、注意力、损失函数、Backbone、SPPF、Neck、检测头等全方位改进
专栏地址：YOLOv11改进专栏——以发表论文的角度，快速准确的找到有效涨点的创新点！
二、EfficientViT结构详解
EfficientViT: Multi-Scale Linear Attention for High-Resolution Dense Prediction
2.1 设计出发点
- 解决高分辨率密集预测模型的部署难题：高分辨率密集预测在现实世界有广泛应用，但现有先进模型计算成本高，难以在硬件设备上部署。
- 兼顾性能与硬件效率：之前的模型通过复杂结构或硬件低效操作获得性能，
EfficientViT旨在用轻量级且硬件高效的操作实现全局感受野和多尺度学习，以提升性能并降低硬件部署难度。
2.2 原理
2.2.1 多尺度线性注意力模块（Multi - Scale Linear Attention）
- ReLU线性注意力实现全局感受野：使用
ReLU线性注意力替代softmax注意力来实现全局感受野。在ReLU线性注意力中，相似性函数定义为$Sim(Q, K)=ReLU(Q)ReLU(K)^{T}$，通过矩阵乘法的结合律，可将计算复杂度从二次降为线性，同时避免了softmax等硬件低效操作。 - 解决ReLU线性注意力的局限性：
ReLU线性注意力因缺乏非线性相似函数，难以生成集中的注意力图，捕捉局部信息能力弱。为此，在每个FFN层插入深度可分离卷积（depthwise convolution）来增强局部信息捕捉能力。 - 实现多尺度学习：通过聚合附近的
Q/K/V tokens生成多尺度tokens，使用小核深度可分离卷积进行信息聚合，避免影响硬件效率。在实际实现中利用组卷积减少总操作数。对多尺度tokens执行ReLU线性注意力，将全局感受野与多尺度学习相结合。2.2.2 基于多尺度线性注意力构建EfficientViT
以提出的多尺度线性注意力模块为核心构建块（EfficientViT Module），采用标准的骨干 - 头部/编码器 - 解码器架构设计模型。
2.3 结构
2.3.1 骨干（Backbone）
遵循标准设计，由输入干（input stem）和四个阶段组成，特征图大小逐渐减小，通道数逐渐增加。在第3和第4阶段插入EfficientViT模块，下采样使用步长为2的MBConv。
2.3.2 头部（Head）
将第2、3、4阶段的输出（P2、P3、P4）形成特征图金字塔，通过1x1卷积和标准上采样操作调整空间和通道大小，并通过加法融合。头部采用简单设计，包含几个MBConv块和输出层（预测和上采样）。
2.4 优势
- 性能提升
- 语义分割：在Cityscapes和ADE20K数据集上，与之前的先进模型相比，在提高效率的同时保持或提高了mIoU。例如在Cityscapes上，与SegFormer相比，EfficientViT在边缘GPU上可节省高达13x的#MACs，降低高达8.8x的延迟，且mIoU更高。
- 超分辨率：在轻量级超分辨率任务中，在BSD100上与基于CNN的先进方法相比，保持相同或更低GPU延迟的同时，PSNR提高高达0.09dB；与基于ViT的先进方法相比，GPU加速高达5.4×且PSNR相同。在高分辨率超分辨率任务中，与Restormer相比，GPU加速高达6.4×，PSNR提高0.11dB。
- 实例分割（Segment Anything）：构建的EfficientViT - SAM模型在A100 GPU上吞吐量比SAM - ViT - Huge提高48.9×，且在COCO上的零射击实例分割性能略优。
- 硬件效率高：模型不涉及硬件低效操作，#FLOPs的降低可直接转化为硬件设备上的延迟降低，在移动CPU、边缘GPU和云GPU等多种硬件平台上均实现显著加速。
论文：https://arxiv.org/pdf/2205.14756
源码：https://github.com/mit-han-lab/efficientvit
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：
