YOLOv11改进策略【注意力机制篇】| CVPR2024 CAA上下文锚点注意力机制

简介: YOLOv11改进策略【注意力机制篇】| CVPR2024 CAA上下文锚点注意力机制

一、本文介绍

本文记录的是基于CAA注意力模块的YOLOv11目标检测改进方法研究。==在远程遥感图像或其他大尺度变化的图像中目标检测任务中,为准确提取其长距离上下文信息,需要解决大目标尺度变化和多样上下文信息时的不足的问题==。CAA能够有效捕捉长距离依赖,并且参数量和计算量更少。


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、CAA原理

Poly Kernel Inception Network for Remote Sensing Detection

CAA(Context Anchor Attention)注意力的设计原理和优势如下:

2.1 原理

  • 采用平均池化1×1卷积来获取局部区域特征:对输入特征进行平均池化,然后通过1×1卷积得到局部区域特征。
  • 使用深度可分离的条形卷积来近似标准大核深度可分离卷积:通过两个深度可分离的条形卷积来扩大感受野,并且这种设计基于两个考虑。首先,条形卷积是轻量级的,与传统的大核2D深度可分离卷积相比,使用几个1D深度可分离核可以达到类似的效果,同时参数减少了$kb/2$。其次,条形卷积有助于识别和提取细长形状物体(如桥梁)的特征。
  • 随着CAA模块所属的PKI块深度增加,增大条形卷积的核大小($kb = 11 + 2×l$),以增强PKINet建立长距离像素间关系的能力,同时由于条形深度可分离设计,不会显著增加计算成本。
  • 最后,CAA模块产生一个注意力权重,用于增强PKI模块的输出特征。具体来说,通过Sigmoid函数确保注意力图在范围$(0, 1)$内,然后通过元素点乘和元素求和操作来增强特征。

在这里插入图片描述

2.2 优势

  • 有效捕捉长距离依赖:通过合适的核大小设置,能够更好地捕捉长距离像素间的依赖关系,相比于较小核大小的情况,能提升模型性能,因为较小核无法有效捕获长距离依赖,而较大核可以包含更多上下文信息。
  • 轻量化:条形卷积的设计使得CAA模块具有轻量化的特点,减少了参数数量和计算量。
  • 增强特征提取:当在PKINet的任何阶段使用CAA模块时,都能带来性能提升,当在所有阶段部署CAA模块时,性能增益达到$1.03\%$,这表明CAA模块能够有效地增强模型对特征的提取能力。

论文:https://arxiv.org/pdf/2403.06258
源码:https://github.com/NUST-Machine-Intelligence-Laboratory/PKINet

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/142656627

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