ca注意力机制网络结构

时间: 2023-11-20 21:56:42 浏览: 34
CA(Coordinate Attention)注意力机制是一种轻量级的注意力机制,可以用于卷积神经网络中。它通过对特征图的坐标信息进行建模,来增强特征图的表达能力。下面是一个使用CA注意力机制的网络结构的示例代码: ```python import torch import torch.nn as nn class CA_Block(nn.Module): def __init__(self, in_channels, reduction_ratio=16): super(CA_Block, self).__init__() self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1) self.max_pool = nn.AdaptiveMaxPool2d(1) self.fc1 = nn.Conv2d(in_channels, in_channels // reduction_ratio, 1, bias=False) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) self.fc2 = nn.Conv2d(in_channels // reduction_ratio, in_channels, 1, bias=False) self.sigmoid = nn.Sigmoid() def forward(self, x): avg_out = self.fc2(self.relu(self.fc1(self.avg_pool(x)))) max_out = self.fc2(self.relu(self.fc1(self.max_pool(x)))) out = avg_out + max_out return self.sigmoid(out) * x class CA_Net(nn.Module): def __init__(self, num_classes=10): super(CA_Net, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64) self.ca1 = CA_Block(64) self.conv2 = nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(128) self.ca2 = CA_Block(128) self.conv3 = nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn3 = nn.BatchNorm2d(256) self.ca3 = CA_Block(256) self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1) self.fc = nn.Linear(256, num_classes) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.bn1(x) x = self.ca1(x) x = nn.functional.relu(x) x = nn.functional.max_pool2d(x, 2) x = self.conv2(x) x = self.bn2(x) x = self.ca2(x) x = nn.functional.relu(x) x = nn.functional.max_pool2d(x, 2) x = self.conv3(x) x = self.bn3(x) x = self.ca3(x) x = nn.functional.relu(x) x = self.avg_pool(x) x = x.view(x.size(0), -1) x = self.fc(x) return x ``` 在这个网络结构中,CA_Block是CA注意力机制的实现,CA_Net是整个网络的结构。其中,CA_Block包含了两个分支,一个是对特征图进行平均池化,另一个是对特征图进行最大池化,然后将两个分支的结果相加,再通过一个sigmoid函数进行归一化,最后与原始特征图相乘得到增强后的特征图。在CA_Net中,每个卷积层后面都跟着一个CA_Block,用于增强特征图的表达能力。

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在 YOLOv5 中添加 Channel Attention (CA) 注意力机制模块可以通过修改 YOLOv5 的网络结构实现。下面是一种可能的实现方式: 1. 首先,在 models/yolo.py 文件中找到 CSPDarknet 类。 2. 在 CSPDarknet 类的构造函数中,找到 self.stages 列表,该列表包含了网络的各个阶段。 3. 在需要添加 CA 注意力机制的阶段之前,插入以下代码: python from models.ca_module import CAModule 4. 然后,在需要添加 CA 注意力机制的阶段后,使用以下代码替换原有的卷积层定义: python # 例如替换原有的卷积层定义 self.stages.append(nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels, mid_channels, kernel_size=1, stride=1, padding=0, bias=False), nn.BatchNorm2d(mid_channels), nn.ReLU(inplace=True), CAModule(mid_channels), # 添加 CA 注意力机制模块 nn.Conv2d(mid_channels, out_channels, kernel_size=1, stride=1, padding=0, bias=False), nn.BatchNorm2d(out_channels), nn.ReLU(inplace=True) )) 在上述代码中,CAModule 是一个自定义的 CA 注意力机制模块类,可以根据实际情况进行编写。in_channels 是输入通道数,mid_channels 是 CA 模块内部的中间通道数,out_channels 是输出通道数。 5. 最后,确保你已经正确导入了 CAModule 类,并重新运行 YOLOv5 的训练或推理代码。 这样,你就成功在 YOLOv5 中添加了 CA 注意力机制模块。请注意,这只是一种实现方式,具体的实现可能会因需求而有所不同。
在YOLOv7中添加CA(Coordinate Attention)注意力的步骤如下: 1. 首先,在YOLOv7的源代码中,你需要在yolo.py文件中添加CA模块的代码。这可以通过在相应的位置导入和调用CA模块的函数来实现。这个函数通常包括CA模块的前向传播过程,以及需要的参数和层定义。 2. 其次,在网络配置文件(通常是.cfg文件)中添加CA模块的信息。你可以在该文件中找到与网络结构相关的段落,例如[yolo]或[net]。在这个段落中,你需要添加关于CA模块的参数,例如注意力的通道数、注意力的缩放因子等。这些参数的具体数值可以根据你的实验需求来进行调整。 3. 最后,根据你的项目需求进行训练和测试。你可以使用已经添加了CA注意力的YOLOv7模型来训练和测试你的目标检测任务。记住,CA注意力的加入旨在提升性能,因此你可以尝试不同的参数设置和训练策略来优化模型的性能。 综上所述,通过在YOLOv7的源代码中添加CA模块以及在网络配置文件中添加相关参数,你可以在YOLOv7中成功添加CA注意力。这样做有助于提升目标的定位准确性和整体性能。 123 #### 引用[.reference_title] - *1* [YOLOV7改进--添加CBAM注意力机制](https://blog.csdn.net/qq_43114108/article/details/126019017)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] - *2* *3* [YOLOv7改进注意力机制系列:最新结合即插即用CA(Coordinate attention) 注意力机制(适用于YOLOv5),CVPR ...](https://blog.csdn.net/qq_38668236/article/details/127716140)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v93^chatsearchT3_2"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] [ .reference_list ]
以下是ResNet18网络结构加上交叉注意力机制的代码实现: python import torch import torch.nn as nn class BasicBlock(nn.Module): expansion = 1 def __init__(self, in_planes, planes, stride=1): super(BasicBlock, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(in_planes, planes, kernel_size=3, stride=stride, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(planes) self.conv2 = nn.Conv2d(planes, planes, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(planes) self.ca = nn.Sequential( nn.AdaptiveAvgPool2d(1), nn.Conv2d(planes, planes // 8, 1, bias=False), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(planes // 8, planes, 1, bias=False), nn.Sigmoid() ) self.sa = nn.Sequential( nn.Conv2d(planes, planes // 8, kernel_size=1, stride=1, padding=0, bias=False), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(planes // 8, planes // 8, kernel_size=3, stride=stride, padding=1, bias=False), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(planes // 8, planes, kernel_size=1, stride=1, padding=0, bias=False), nn.Sigmoid() ) self.shortcut = nn.Sequential() if stride != 1 or in_planes != self.expansion * planes: self.shortcut = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_planes, self.expansion * planes, kernel_size=1, stride=stride, bias=False), nn.BatchNorm2d(self.expansion * planes) ) def forward(self, x): out = self.conv1(x) out = self.bn1(out) out = nn.ReLU(inplace=True)(out) out = self.conv2(out) out = self.bn2(out) ca = self.ca(out) sa = self.sa(out) out = out * ca + out * sa out += self.shortcut(x) out = nn.ReLU(inplace=True)(out) return out class ResNet(nn.Module): def __init__(self, block, num_blocks, num_classes=10): super(ResNet, self).__init__() self.in_planes = 64 self.conv1 = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64) self.layer1 = self._make_layer(block, 64, num_blocks[0], stride=1) self.layer2 = self._make_layer(block, 128, num_blocks[1], stride=2) self.layer3 = self._make_layer(block, 256, num_blocks[2], stride=2) self.layer4 = self._make_layer(block, 512, num_blocks[3], stride=2) self.linear = nn.Linear(512 * block.expansion, num_classes) def _make_layer(self, block, planes, num_blocks, stride): strides = [stride] + [1] * (num_blocks - 1) layers = [] for stride in strides: layers.append(block(self.in_planes, planes, stride)) self.in_planes = planes * block.expansion return nn.Sequential(*layers) def forward(self, x): out = self.conv1(x) out = self.bn1(out) out = nn.ReLU(inplace=True)(out) out = self.layer1(out) out = self.layer2(out) out = self.layer3(out) out = self.layer4(out) out = nn.AdaptiveAvgPool2d(1)(out) out = out.view(out.size(0), -1) out = self.linear(out) return out def ResNet18(num_classes=10): return ResNet(BasicBlock, [2, 2, 2, 2], num_classes=num_classes) 其中,交叉注意力模块的实现在BasicBlock中的forward函数中。ca表示通道注意力模块,sa表示空间注意力模块。out = out * ca + out * sa表示将通道注意力和空间注意力结合起来。
多头注意力是指在神经网络中使用多个注意力头来处理输入数据的不同方面。在ResNet中,多头注意力被应用于c5层,取代了原来的3×3卷积操作,使用了MHSA(Multi-Head Self Attention)结构。这种结构的引入可以提高网络的性能,并且在参数量上相比于传统的ResNet减少了18.4%。同时,加乘操作的数量也增加了20%。\[1\] BoTNet(Bottleneck Transformer)是一个结合了自注意力机制的骨架网络,它在各种计算机视觉任务中都取得了很好的表现,包括图像分类、目标检测和实例分割。因此,使用BoTNet可以提升模型的性能和指标。\[2\] 在ResNet中,多头注意力的加入可以通过将注意力机制结构嵌入到BasicBlock或Bottleneck中来实现。具体来说,"simam"是加到conv2后面,而"se"和"ca"是加到bn2或bn3后面。这样的设计可以使网络更加灵活地处理输入数据的不同方面,从而提高模型的表现能力。\[3\] #### 引用[.reference_title] - *1* *2* [将注意力机制引入ResNet,视觉领域涨点技巧来了!附使用方法](https://blog.csdn.net/m0_37169880/article/details/114875856)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^insert_down28v1,239^v3^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item] - *3* [注意力机制结构在resnet中的应用方式](https://blog.csdn.net/qq_35275007/article/details/119252191)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^insert_down28v1,239^v3^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item] [ .reference_list ]
引用提到了BiFPN (Bi-directional Feature Pyramid Network)是一种与 FPN (Feature Pyramid Network)和 PAN (Path Aggregation Network)相比有一些不同之处的结构。BiFPN在FPN的基础上引入了双向连接,可以更好地进行信息的传递和融合,使得网络在多尺度上具有更好的感知能力和表达能力。 引用提到了yolo中双金字塔结构的相关内容。具体来说,在yolo的模型中,双金字塔结构是通过BiFPN的方式实现的。这种结构能够从不同层级的特征图中提取出丰富的信息,并进行跨层级的特征融合,从而得到更加准确和鲁棒的目标检测结果。 引用提到了在yolo.py文件的parse_model函数中,加入了CBAMBottleneck和C3CBAM两个模块。这些模块的引入可以进一步提升yolo模型的性能和效果,使其在目标检测任务中更加强大和灵活。CBAMBottleneck模块利用注意力机制来增强特征表示能力,C3CBAM模块结合了CBAM和C3模块的特点,能够更好地进行特征融合和上下文建模。 综上所述,yolo中的双金字塔结构指的是通过引入BiFPN来实现的,在这个结构中,利用双向连接来进行信息传递和融合,从而提升目标检测的准确性和鲁棒性。同时,还可以通过加入CBAMBottleneck和C3CBAM等模块来进一步增强模型的性能和效果。123 #### 引用[.reference_title] - *1* *3* [特征融合篇 | YOLOv8 应用 BiFPN 结构 | 《 EfficientDet: 可扩展和高效的目标检测》](https://blog.csdn.net/weixin_43694096/article/details/130651136)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v92^chatsearchT3_1"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] - *2* [【魔改YOLOv5-6.x(中)】加入ACON激活函数、CBAM和CA注意力机制、加权双向特征金字塔BiFPN](https://blog.csdn.net/weixin_43799388/article/details/123603131)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v92^chatsearchT3_1"}}] [.reference_item style="max-width: 50%"] [ .reference_list ]
要在YOLOv5中添加CBAM机制,需要进行以下步骤: 1. 导入必要的库和模块: import torch import torch.nn as nn from models.common import Conv 2. 定义CBAM模块中的两个核心操作:通道注意力和空间注意力。 class ChannelAttention(nn.Module): def __init__(self, in_planes, ratio=16): super(ChannelAttention, self).__init__() self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1) self.max_pool = nn.AdaptiveMaxPool2d(1) self.fc1 = nn.Conv2d(in_planes, in_planes // ratio, 1, bias=False) self.relu1 = nn.ReLU() self.fc2 = nn.Conv2d(in_planes // ratio, in_planes, 1, bias=False) self.sigmoid = nn.Sigmoid() def forward(self, x): avg_out = self.fc2(self.relu1(self.fc1(self.avg_pool(x)))) max_out = self.fc2(self.relu1(self.fc1(self.max_pool(x)))) out = self.sigmoid(avg_out + max_out) return out class SpatialAttention(nn.Module): def __init__(self, kernel_size=7): super(SpatialAttention, self).__init__() assert kernel_size in (3, 7), 'kernel size must be 3 or 7' padding = 3 if kernel_size == 7 else 1 self.conv1 = Conv(2, 1, kernel_size, padding=padding, bias=False) self.sigmoid = nn.Sigmoid() def forward(self, x): avg_out = torch.mean(x, dim=1, keepdim=True) max_out, _ = torch.max(x, dim=1, keepdim=True) x = torch.cat([avg_out, max_out], dim=1) x = self.conv1(x) out = self.sigmoid(x) return out 3. 在YOLOv5的网络结构中,添加CBAM模块。 class CBAM(nn.Module): def __init__(self, in_planes, ratio=16, kernel_size=7): super(CBAM, self).__init__() self.ca = ChannelAttention(in_planes, ratio) self.sa = SpatialAttention(kernel_size) def forward(self, x): out = self.ca(x) * x out = self.sa(out) * out return out 4. 在YOLOv5的主干网络中调用CBAM模块。 class CSPDarknet53(nn.Module): def __init__(self, num_classes=80): super(CSPDarknet53, self).__init__() self.num_classes = num_classes self.downsample = nn.Sequential( Conv(3, 32, 3, stride=2), Conv(32, 64, 3, stride=2), ResLayer(64, 64, 1), Conv(64, 128, 3, stride=2), ResLayer(128, 128, 2), ResLayer(128, 128, 1), Conv(128, 256, 3, stride=2), ResLayer(256, 256, 8), ResLayer(256, 256, 1), Conv(256, 512, 3, stride=2), ResLayer(512, 512, 8), ResLayer(512, 512, 1), Conv(512, 1024, 3, stride=2), ResLayer(1024, 1024, 4), ) self.conv = nn.Sequential( Conv(1024, 512, 1), Conv(512, 1024, 3), Conv(1024, 512, 1), CBAM(512), Conv(512, 1024, 3), Conv(1024, 512, 1), CBAM(512), Conv(512, 1024, 3), ) self.head = nn.Sequential( Conv(512, 256, 1), nn.Upsample(scale_factor=2), Conv(256 + 512, 256, 1), Conv(256, 512, 3), Conv(512, 256, 1), Conv(256, 512, 3), Conv(512, 256, 1), Conv(256, 512, 3), Conv(512, 512, 1), nn.Upsample(scale_factor=2), Conv(512 + 256, 256, 1), Conv(256, 512, 3), Conv(512, 256, 1), Conv(256, 512, 3), Conv(512, 256, 1), Conv(256, 512, 3), Conv(512, self.num_classes, 1), ) def forward(self, x): x = self.downsample(x) x = self.conv(x) x = self.head(x) return x 通过以上步骤,就可以在YOLOv5中添加CBAM机制了。
根据引用\[2\]和引用\[3\]的内容,针对YOLOv5s算法在小目标检测方面的不足,可以进行以下改进: 1. 引入更轻量化的Mixup数据增强方式,替代原有的Mosaic数据增强方式,以提高模型的检测精度。 2. 引入GhostNet网络结构中的深度可分离卷积GhostConv,替代原有的普通卷积层,以减小模型的计算开销。 3. 在模型的特征提取网络末端加入CA空间注意力机制,以减少重要位置信息的丢失,提高检测精度。 4. 进行稀疏训练和通道剪枝操作,剪枝掉对检测精度影响不大的通道,同时保留重要的特征信息,使模型更轻量化。 通过以上改进,实验结果表明,改进后的YOLOv5s-MGCT算法在自制的轨道交通数据集上相较于原始YOLOv5s算法,在模型大小减小了9.7MB,FPS提高了14的前提下,检测精度提升了1.0%。同时与目前主流的检测算法对比,在检测精度与检测速度上也具有一定的优越性,适用于复杂轨道交通环境下的小目标检测。 #### 引用[.reference_title] - *1* *2* *3* [目标检测论文解读复现【NO.24】改进 YOLOv5s 的轨道障碍物检测模型轻量化研究](https://blog.csdn.net/m0_70388905/article/details/128749923)[target="_blank" data-report-click={"spm":"1018.2226.3001.9630","extra":{"utm_source":"vip_chatgpt_common_search_pc_result","utm_medium":"distribute.pc_search_result.none-task-cask-2~all~insert_cask~default-1-null.142^v91^insert_down1,239^v3^insert_chatgpt"}} ] [.reference_item] [ .reference_list ]

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