改进YOLOv5：FPT与跳跃连接提升目标检测性能

"这篇文章主要介绍了针对YOLOv5目标检测网络模型的问题，即其金字塔结构在处理跨尺度特征信息时的不足以及可能出现的梯度消失现象，这些因素可能导致目标检测精度下降。研究者通过引入FPT（Feature Pyramid Transformer）的注意力机制来改善这一情况，用FPT替代了原有的FPN（Feature Pyramid Network）和PAN（Path Aggregation Network）。同时，他们在FPT结构的两端添加了跳跃连接，并采用了新的Mish激活函数，从而构建了一个改进版的YOLOv5网络模型，称为YOLO FS。实验证明，YOLO FS在PASCAL VOC和MS COCO数据集上，平均检测准确率、召回率和F1值都有显著提升，表现出更好的目标检测性能。" 本文的研究重点在于优化YOLOv5网络模型，以提高其在目标检测任务中的性能。YOLOv5是一种广泛使用的实时目标检测算法，但其金字塔结构在处理不同大小的目标时可能存在局限性，无法有效地捕获跨尺度特征，且可能遭遇梯度消失问题，影响检测精度。为了解决这些问题，作者引入了FPT，这是一种具有注意力机制的结构，能够更好地提取不同尺度的目标特征。 FPT（Feature Pyramid Transformer）借鉴了Transformer的注意力机制，能够在特征层级间建立更丰富的交互，增强对跨尺度特征的捕捉能力。替换掉原有的FPN和PAN结构，FPT能够更有效地整合不同层次的信息，从而提升模型的表示能力。 此外，为了进一步改善网络的训练过程，研究人员在FPT结构的输入和输出端添加了跳跃连接（skip connection），这是ResNet等深度网络中常用的技术，它有助于缓解梯度消失问题，使得信息能在网络中更顺畅地传播，保持浅层特征的完整性。 同时，他们引入了一种名为Mish的新型激活函数，Mish相较于传统的ReLU或Leaky ReLU，具有更平滑的形状，能提供更好的非线性表达能力，有助于网络学习更复杂的特征模式，从而可能提升模型的泛化能力。 实验结果证明了这些改进的有效性。在PASCAL VOC和MS COCO这两个标准目标检测数据集上，基于YOLO FS的模型在关键指标如平均检测准确率、召回率和F1值上都显示出显著的提升。这表明改进后的网络模型在处理目标检测任务时，不仅能够更准确地定位和识别目标，而且在各种尺度的目标上都能保持较好的性能，对于实际应用有着重要的价值。