RT-DETR改进策略【Conv和Transformer】| ICCV-2023 iRMB 倒置残差移动块 轻量化的注意力模块

简介: RT-DETR改进策略【Conv和Transformer】| ICCV-2023 iRMB 倒置残差移动块 轻量化的注意力模块

一、本文介绍

本文记录的是利用iRMB模块优化RT-DETR的目标检测网络模型。iRMB(Inverted Residual Mobile Block)的作用在于克服了常见模块无法同时吸收CNN 效率建模局部特征和利用Transformer 动态建模能力学习长距离交互的问题。相比一些复杂结构或多个混合模块的方法,能更好地权衡模型成本和精度。本文将其用于RT-DETR的模型改进和二次创新,更好地突出重要特征,提升模型性能。


专栏目录:RT-DETR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、iRMB注意力介绍

Rethinking Mobile Block for Efficient Attention-based Models

2.1 设计出发点

  • 统一CNN和Transformer优势:从高效的Inverted Residual Block(IRB)和Transformer的有效组件出发,期望在基础设施设计层面整合两者优势,为注意力模型构建类似IRB的轻量级基础结构。
  • 解决现有模型问题:当前方法存在引入复杂结构或多个混合模块的问题,不利于应用优化。希望通过重新思考IRB和Transformer组件,构建简单有效的模块。

2.2 原理

  • 基于Meta Mobile Block(MMB):MMB是通过对MobileNetv2中的IRB和Transformer中的核心MHSA及FFN模块重新思考并归纳抽象得到的。它以参数化的扩展比率λ和高效算子F来实例化不同模块(如IRB、MHSA、FFN),揭示了这些模块的一致本质表达。

在这里插入图片描述

  • 遵循通用高效模型准则:设计遵循可用性(简单实现,不使用复杂算子,易于应用优化)、均匀性(核心模块少,降低模型复杂度,加速部署)、有效性(分类和密集预测性能好)、效率(参数和计算少,权衡精度)的准则。

2.3 结构

2.3.1 主要组成部分

从微观角度看,iRMB由Depth - Wise Convolution(DW - Conv)和改进的Expanded Window MHSA(EW - MHSA)组成。

2.3.2 具体操作流程

  • 首先,类似MMB的操作,使用扩展MLP($MLP{e}$)以输出/输入比等于λ来扩展通道维度,即$X{e}=MLP_{e}(X)\left(\in \mathbb{R}^{\lambda C × H × W}\right)$。
  • 然后,中间算子F进一步增强图像特征,这里F被建模为级联的MHSA和卷积操作,即$F(\cdot)=Conv(MHSA(\cdot))$,具体采用DW - Conv和EW - MHSA的组合,其中EW - MHSA计算注意力矩阵的方式为$Q = K = X(\in \mathbb{R}^{C ×H ×W})$,而扩展值$x_{e}$用于$V(\in \mathbb{R}^{\lambda C ×H ×W})$。
  • 最后,使用收缩$MLP$($MLP{s}$)以倒置的输入/输出比等于λ来收缩通道维度,即$X{s}=MLP{s}\left(X{f}\right)\left(\in \mathbb{R}^{C × H × W}\right)$,并通过残差连接得到最终输出$Y = X + X_{s}(\in \mathbb{R}^{C ×H ×W})$。

在这里插入图片描述

2.4 优势

  • 吸收CNN和Transformer优点:既能吸收CNN的效率来建模局部特征,又能利用Transformer的动态建模能力学习长距离交互。
  • 降低模型成本
    • 通过采用高效的Window - MHSA(WMHSA)和Depth - Wise Convolution(DW - Conv)并带有跳跃连接,权衡了模型成本和精度。
    • 设计灵活性高,如不同深度可采用不同设置,满足性能需求的同时保持结构简洁。
  • 性能优势
    • 在ImageNet - 1K数据集上进行图像分类实验,iRMB替换标准Transformer结构后,在相同训练设置下能以更少的参数和计算提高性能。
    • 在下游任务(如目标检测和语义分割)中,基于iRMB构建的EMO模型在多个基准测试中取得了非常有竞争力的结果,超过了当前的SoTA方法。

论文:https://arxiv.org/pdf/2301.01146.pdf
源码: https://github.com/zhangzjn/EMO

三、实现代码及RT-DETR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/144103683

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