一、本文介绍
本文记录的是基于EMO的YOLOv11轻量化改进方法研究。EMO设计简洁，仅由iRMB构成4阶段架构，无复杂操作与模块，无需精细调整超参数。其中iRMB通过特定算子设计，用DW - Conv和EW - MHSA分别建模短/长距离依赖关系，在降低计算量的同时保障精度。将EMO应用到YOLOv11的骨干网络中，使模型在保持轻量化的前提下，提升其在目标检测任务中的性能。
本文在YOLOv11的基础上配置了原论文中EMO_1M, EMO_2M, EMO_5M, EMO_6M四种模型，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 | 15.0M | 53.9GFLOPs | - |
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
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二、EMO原理介绍
RethinkingMobileBlockforEfficientAttention-basedModels
EMO模型旨在为移动应用设计高效的基于注意力的轻量级模型，在多个视觉任务上取得了优异的性能。以下从出发点、结构原理和优势三个方面详细介绍：
2.1 出发点
- 随着对存储和计算资源有限的移动应用中高效视觉模型需求的增加，传统基于CNN的模型受静态CNN自然归纳偏差限制，准确性有待提高；
- 基于注意力的模型虽有优势，但因
多头自注意力MHSA计算量呈二次方增长，资源消耗大。 - 此外，当前高效混合模型存在结构复杂或模块繁多的问题，不利于应用优化。
因此，需要探索为基于注意力的模型构建类似IRB的轻量级基础架构。
2.2 结构原理
- Meta Mobile Block（元移动块）：从
MobileNetv2的倒残差块（IRB）和Transformer的核心模块MHSA、FFN重新思考，归纳抽象出元移动块（MMB）。 - 以图像输入$X(\in \mathbb{R}^{C ×H ×W})$为例，MMB首先通过输出/输入比为λ的扩展$MLP{e}$扩展通道维度，得到$X{e}=MLP{e}(X)\left(\in \mathbb{R}^{\lambda C × H × W}\right)$；然后通过高效算子F增强图像特征；最后通过输入/输出比为λ的收缩$MLP{s}$收缩通道维度，得到$X{s}=MLP{s}\left(X{f}\right)\left(\in \mathbb{R}^{C × H × W}\right)$，并通过残差连接得到最终输出$Y = X + X{s}(\in \mathbb{R}^{C ×H ×W})$ 。
- Inverted Residual Mobile Block（倒残差移动块，iRMB）：基于
MMB，将iRMB中的F建模为级联的MHSA和卷积操作，即$F(\cdot)=Conv(MHSA(\cdot))$。为解决高成本问题，采用高效的窗口MHSA（WMHSA）和深度可分离卷积（DW-Conv）并添加残差连接，同时提出改进的EW - MHSA，即$Q = K = X(\in \mathbb{R}^{C ×H ×W})$，$V(\in \mathbb{R}^{\lambda C ×H ×W})$，公式为$\mathcal{F}(\cdot)=( DW-Conv, Skip )(EW-MHSA (\cdot))$。
- EMO整体架构：设计了基于一系列
iRMB的类似ResNet的4阶段高效模型（EMO）。整体框架仅由iRMB组成，无多样化模块；iRMB仅包含标准卷积和多头自注意力，无需其他复杂算子，且能通过步长适应下采样操作，无需位置嵌入；采用逐渐增加的扩展率和通道数。
2.3 优势
- 性能卓越：在ImageNet - 1K、COCO2017和ADE20K等基准测试上，EMO表现出色。）。
- 计算高效：与其他模型相比，EMO在参数数量和计算量上更具优势。）。
- 设计简洁：遵循简单的设计准则，模型结构简洁，仅由iRMB组成，避免了复杂的操作和模块，更易于优化和部署 。
论文：https://arxiv.org/pdf/2301.01146
源码：https://github.com/zhangzjn/EMO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：
