改进YOLOv5系列：12.添加ShuffleAttention注意力机制

• 统一使用 YOLOv5 代码框架，结合不同模块来构建不同的YOLO目标检测模型。
• 本项目包含大量的改进方式,降低改进难度,改进点包含【Backbone特征主干】、【Neck特征融合】、【Head检测头】、【注意力机制】、【IoU损失函数】、【NMS】、【Loss计算方式】、【自注意力机制】、【数据增强部分】、【标签分配策略】、【激活函数】等各个部分。
• 认准：芒果汁没有芒果。
• 可以排列组合上千种模块 不同的搭配 (推荐)
• 同时附带各种改进点原理及对应的代码改进方式教程，用户可根据自身情况快速排列组合，在不同的数据集上实验, 应用组合写论文！

对于这块有疑问的，可以在评论区提出，或者私信CSDN。

YOLOv5、YOLOv7 + 注意力机制一览

YOLOv5 + ShuffleAttention注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：12.添加ShuffleAttention注意力机制
YOLOv5 + CrissCrossAttention注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：13.添加CrissCrossAttention注意力机制
YOLOv5 + S2-MLPv2注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：14.添加S2-MLPv2注意力机制
YOLOv5 + SimAM注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：15.添加SimAM注意力机制
YOLOv5 + SKAttention注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：16.添加SKAttention注意力机制
YOLOv5 + NAMAttention注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：17.添加NAMAttention注意力机制
YOLOv5 + SOCA注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：18.添加SOCA注意力机制
YOLOv5 + CBAM注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：18.添加CBAM注意力机制
YOLOv5 + SEAttention注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：19.添加SEAttention注意力机制
YOLOv5 + GAMAttention注意力机制
博客链接：改进YOLOv5系列：20.添加GAMAttention注意力机制
YOLOv5 + CA注意力机制
博客链接：github
YOLOv5 + ECA注意力机制 博客链接：github
更多模块详细解释持续更新中。。。

之后继续更新

第一种、YOLOv5使用ShuffleAttention注意力机制

ShuffleAttention注意力机制原理图

1.1增加以下ShuffleAttention.yaml文件

# YOLOv5  by Ultralytics, GPL-3.0 license

# Parameters
nc: 80  # number of classes
depth_multiple: 0.33  # model depth multiple
width_multiple: 0.50  # layer channel multiple
anchors:
  - [10,13, 16,30, 33,23]  # P3/8
  - [30,61, 62,45, 59,119]  # P4/16
  - [116,90, 156,198, 373,326]  # P5/32

# YOLOv5 v6.0 backbone
backbone:
  # [from, number, module, args]
  [[-1, 1, Conv, [64, 6, 2, 2]],  # 0-P1/2
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]],  # 1-P2/4
   [-1, 3, C3, [128]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],  # 3-P3/8
   [-1, 6, C3, [256]],
   [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]],  # 5-P4/16
   [-1, 9, C3, [512]],
   [-1, 1, Conv, [1024, 3, 2]],  # 7-P5/32
   [-1, 3, C3, [1024]],
   [-1, 1, SPPF, [1024, 5]],  # 9
  ]

# YOLOAir v6.0 head
head:
  [[-1, 1, Conv, [512, 1, 1]],
   [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],
   [[-1, 6], 1, Concat, [1]],  # cat backbone P4
   [-1, 3, C3, [512, False]],  # 13

   [-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],
   [[-1, 4], 1, Concat, [1]],  # cat backbone P3
   [-1, 3, C3, [256, False]],  # 17 (P3/8-small)

   [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],
   [[-1, 14], 1, Concat, [1]],  # cat head P4
   [-1, 3, C3, [512, False]],  # 20 (P4/16-medium)

   [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]],
   [[-1, 10], 1, Concat, [1]],  # cat head P5
   [-1, 3, C3, [1024, False]],  # 23 (P5/32-large)
   [-1, 1, ShuffleAttention, [1024]], # 修改

   [[17, 20, 24], 1, Detect, [nc, anchors]],  # Detect(P3, P4, P5)
  ]

1.2common.py配置

./models/common.py文件增加以下模块

import numpy as np
import torch
from torch import nn
from torch.nn import init
from torch.nn.parameter import Parameter

# https://arxiv.org/pdf/2102.00240.pdf
class ShuffleAttention(nn.Module):

    def __init__(self, channel=512,reduction=16,G=8):
        super().__init__()
        self.G=G
        self.channel=channel
        self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1)
        self.gn = nn.GroupNorm(channel // (2 * G), channel // (2 * G))
        self.cweight = Parameter(torch.zeros(1, channel // (2 * G), 1, 1))
        self.cbias = Parameter(torch.ones(1, channel // (2 * G), 1, 1))
        self.sweight = Parameter(torch.zeros(1, channel // (2 * G), 1, 1))
        self.sbias = Parameter(torch.ones(1, channel // (2 * G), 1, 1))
        self.sigmoid=nn.Sigmoid()


    def init_weights(self):
        for m in self.modules():
            if isinstance(m, nn.Conv2d):
                init.kaiming_normal_(m.weight, mode='fan_out')
                if m.bias is not None:
                    init.constant_(m.bias, 0)
            elif isinstance(m, nn.BatchNorm2d):
                init.constant_(m.weight, 1)
                init.constant_(m.bias, 0)
            elif isinstance(m, nn.Linear):
                init.normal_(m.weight, std=0.001)
                if m.bias is not None:
                    init.constant_(m.bias, 0)


    @staticmethod
    def channel_shuffle(x, groups):
        b, c, h, w = x.shape
        x = x.reshape(b, groups, -1, h, w)
        x = x.permute(0, 2, 1, 3, 4)

        # flatten
        x = x.reshape(b, -1, h, w)

        return x

    def forward(self, x):
        b, c, h, w = x.size()
        #group into subfeatures
        x=x.view(b*self.G,-1,h,w) #bs*G,c//G,h,w

        #channel_split
        x_0,x_1=x.chunk(2,dim=1) #bs*G,c//(2*G),h,w

        #channel attention
        x_channel=self.avg_pool(x_0) #bs*G,c//(2*G),1,1
        x_channel=self.cweight*x_channel+self.cbias #bs*G,c//(2*G),1,1
        x_channel=x_0*self.sigmoid(x_channel)

        #spatial attention
        x_spatial=self.gn(x_1) #bs*G,c//(2*G),h,w
        x_spatial=self.sweight*x_spatial+self.sbias #bs*G,c//(2*G),h,w
        x_spatial=x_1*self.sigmoid(x_spatial) #bs*G,c//(2*G),h,w

        # concatenate along channel axis
        out=torch.cat([x_channel,x_spatial],dim=1)  #bs*G,c//G,h,w
        out=out.contiguous().view(b,-1,h,w)

        # channel shuffle
        out = self.channel_shuffle(out, 2)
        return out
  

1.3yolo.py配置

在 models/yolo.py文件夹下

• 定位到parse_model函数中
• for i, (f, n, m, args) in enumerate(d['backbone'] + d['head']):内部
• 对应位置 下方只需要新增以下代码

elif m is ShuffleAttention:
    c1, c2 = ch[f], args[0]
    if c2 != no:
        c2 = make_divisible(c2 * gw, 8)

1.4训练模型

python train.py --cfg yolov5_ShuffleAttention.yaml

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往期YOLO改进教程导航

10.改进YOLOv5系列：10.最新HorNet结合YOLO应用首发！ | ECCV2022出品，多种搭配，即插即用 | Backbone主干、递归门控卷积的高效高阶空间交互

9.改进YOLOv5系列：9.BoTNet Transformer结构的修改

8.改进YOLOv5系列：8.增加ACmix结构的修改,自注意力和卷积集成

7.改进YOLOv5系列：7.修改DIoU-NMS,SIoU-NMS,EIoU-NMS,CIoU-NMS,GIoU-NMS

6.改进YOLOv5系列：6.修改Soft-NMS,Soft-CIoUNMS,Soft-SIoUNMS

5.改进YOLOv5系列：5.CotNet Transformer结构的修改

4.改进YOLOv5系列：4.YOLOv5_最新MobileOne结构换Backbone修改

3.改进YOLOv5系列：3.Swin Transformer结构的修改

2.改进YOLOv5系列：2.PicoDet结构的修改

1.改进YOLOv5系列：1.多种注意力机制修改