改进YOLOv7系列：24.添加SimAM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，

• 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！

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、YOLOv7使用SimAM注意力机制

SimAM注意力机制原理图

1.1增加以下SimAM.yaml文件

# YOLOv7 , GPL-3.0 license
# parameters
nc: 80  # number of classes
depth_multiple: 0.33  # model depth multiple
width_multiple: 1.0  # layer channel multiple

# anchors
anchors:
  - [12,16, 19,36, 40,28]  # P3/8
  - [36,75, 76,55, 72,146]  # P4/16
  - [142,110, 192,243, 459,401]  # P5/32

# yolov7 backbone by yoloair
backbone:
  # [from, number, module, args]
  [[-1, 1, Conv, [32, 3, 1]],  # 0
   [-1, 1, Conv, [64, 3, 2]],  # 1-P1/2
   [-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]],  # 3-P2/4 
   [-1, 1, CNeB, [128]], 
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]], 
   [-1, 1, MP, []],
   [-1, 1, Conv, [128, 1, 1]],
   [-3, 1, Conv, [128, 1, 1]],
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]],
   [[-1, -3], 1, Concat, [1]],  # 16-P3/8
   [-1, 1, Conv, [128, 1, 1]],
   [-2, 1, Conv, [128, 1, 1]],
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],
   [[-1, -3, -5, -6], 1, Concat, [1]],
   [-1, 1, Conv, [512, 1, 1]],
   [-1, 1, MP, []],
   [-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [-3, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],
   [[-1, -3], 1, Concat, [1]],
   [-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [-2, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],
   [[-1, -3, -5, -6], 1, Concat, [1]],
   [-1, 1, Conv, [1024, 1, 1]],          
   [-1, 1, MP, []],
   [-1, 1, Conv, [512, 1, 1]],
   [-3, 1, Conv, [512, 1, 1]],
   [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]],
   [[-1, -3], 1, Concat, [1]],
   [-1, 1, CNeB, [1024]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],
  ]

# yolov7 head by yoloair
head:
  [[-1, 1, SPPCSPC, [512]],
   [-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],
   [31, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [[-1, -2], 1, Concat, [1]],
   [-1, 1, C3C2, [128]],
   [-1, 1, Conv, [128, 1, 1]],
   [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],
   [18, 1, Conv, [128, 1, 1]],
   [[-1, -2], 1, Concat, [1]],
   [-1, 1, C3C2, [128]],
   [-1, 1, MP, []],
   [-1, 1, Conv, [128, 1, 1]],
   [-3, 1, SimAM, [128]],
   [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]],
   [[-1, -3, 44], 1, Concat, [1]],
   [-1, 1, C3C2, [256]], 
   [-1, 1, MP, []],
   [-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [-3, 1, Conv, [256, 1, 1]],
   [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]], 
   [[-1, -3, 39], 1, Concat, [1]],
   [-1, 3, C3C2, [512]],

# 检测头 -----------------------------
   [49, 1, RepConv, [256, 3, 1]],
   [55, 1, RepConv, [512, 3, 1]],
   [61, 1, RepConv, [1024, 3, 1]],

   [[62,63,64], 1, IDetect, [nc, anchors]],   # Detect(P3, P4, P5)
  ]

1.2common.py配置

./models/common.py文件增加以下模块

import torch
import torch.nn as nn


class SimAM(torch.nn.Module):
    def __init__(self, channels = None, e_lambda = 1e-4):
        super(SimAM, self).__init__()

        self.activaton = nn.Sigmoid()
        self.e_lambda = e_lambda

    def __repr__(self):
        s = self.__class__.__name__ + '('
        s += ('lambda=%f)' % self.e_lambda)
        return s

    @staticmethod
    def get_module_name():
        return "simam"

    def forward(self, x):

        b, c, h, w = x.size()
        
        n = w * h - 1

        x_minus_mu_square = (x - x.mean(dim=[2,3], keepdim=True)).pow(2)
        y = x_minus_mu_square / (4 * (x_minus_mu_square.sum(dim=[2,3], keepdim=True) / n + self.e_lambda)) + 0.5

        return x * self.activaton(y)  

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 SimAM:
    c1, c2 = ch[f], args[0]
    if c2 != no:
        c2 = make_divisible(c2 * gw, 8)
    args = [c1, *args[1:]]

1.4训练模型

python train.py --cfg yolov7_SimAM.yaml

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往期YOLO改进教程导航

11.改进YOLOv5系列：11.ConvNeXt结合YOLO | CVPR2022 多种搭配，即插即用 | Backbone主干CNN模型

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