目标检测算法——YOLOv5/YOLOv7改进之结合PP-LCNet（轻量级CPU网络）

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目录

​PP-LCNet——轻量级且超强悍的CPU级骨干网络！！

（一）前沿介绍

1.PP-LCNet主要模块

2.相关实验结果

（二）YOLOv5/YOLOv7改进之结合​PP-LCNet

1.配置common.py文件

2.配置yolo.py文件

3.配置yolov5/yolov7_​​PP-LC.yaml文件

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​PP-LCNet——轻量级且超强悍的CPU级骨干网络！！

（一）前沿介绍

论文题目：PP-LCNet: A Lightweight CPU Convolutional Neural Network

论文地址：https://arxiv.org/abs/2109.15099

代码地址：https://github.com/ngnquan/PP-LCNet

‍先看一下小海带将YOLOv5​与PP-LCNet结合后的实验训练情况：还不错吧！

发现问题：随着模型特征提取能力的增加以及模型参数和FLOPs数量的增加，在基于移动设备的ARM架构的基础上或基于CPU设备的架构上实现快速推理速度变得困难。在这种情况下，已经提出了许多优秀的移动网络，但由于MKLDNN的限制，这些网络的速度在启用了MKLDNN的IntelCPU上并不理想。

  解决方法：针对此问题，作者提出了一个基于MKLDNN加速策略的轻量级CPU网络，命名为PP-LCNet，它提高了轻量级模型在多任务上的性能。论文还列出了可以在延迟几乎不变的情况下提高网络准确性的技术。通过这些改进，PP-LCNet在相同的分类推理时间下，它优于最先进的模型，准确率可以大大超过以前的网络结构。并且对于计算机视觉的下游任务，也表现非常出色，比如物体检测、语义分割等等。

PP-LCNet 在同样精度的情况下，速度远超当前所有的骨架网络！它应用在比如目标检测、语义分割等任务算法上，也可以使原本的网络有大幅度的性能提升。由下图可看出，PP-LCNet 不仅精度提升相当明显，而且比MobileNetV3快几乎3倍！！

PP-LCNet的主要贡献有以下4点：

1.更好的激活函数。

由ReLU换成了H-Swish，性能有了很大的提升，而推理时间几乎没有变化。

2.合适的位置添加SE模块

实验发现当SE模块放到最后的时候比较好，因此将SE模块放在网络最后部分，在SE层中使用的激活函数为relu和h-sigmoid。

3.更大的卷积核

作者实验发现发现在模型的最后将3x3卷积核换成5x5的效果比较好。

4.GAP后更高维度的1x1卷积层

GAP后面的维度很小，直接在他后面添加分类层会损失很多特征信息，为了增强模型的鲁棒性，在最终的GAP层之后附加了一个1280维大小的1 × 1 conv(相当于FC层)，在几乎不增加推理时间的情况下存储更多的模型。

1.PP-LCNet主要模块

2.相关实验结果

（二）YOLOv5/YOLOv7改进之结合​PP-LCNet

改进方法和其他模块一样，分三步走：

1.配置common.py文件

class SELayer(nn.Module):
    def __init__(self, inp, oup, reduction=4):
        super(SELayer, self).__init__()
        self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1)
        self.fc = nn.Sequential(
                nn.Conv2d(oup, _make_divisible(inp // reduction), 1, 1, 0,),
                nn.ReLU(),
                nn.Conv2d(_make_divisible(inp // reduction), oup, 1, 1, 0),
                HardSigmoid()
        )

    def forward(self, x):
        b, c, _, _ = x.size()
        y = self.avg_pool(x)
        y = self.fc(y).view(b, c, 1, 1)
        return x * y


class DepSepConv(nn.Module):
    def __init__(self, inp, oup, kernel_size, stride, use_se):
        super(DepSepConv, self).__init__()

        assert stride in [1, 2]

        padding = (kernel_size - 1) // 2

        if use_se:
            self.conv = nn.Sequential(
                # dw
                nn.Conv2d(inp, inp, kernel_size, stride, padding, groups=inp, bias=False),
                nn.BatchNorm2d(inp),
                HardSwish(),
                
                # SE
                SELayer(inp, inp),

                # pw-linear
                nn.Conv2d(inp, oup, 1, 1, 0, bias=False),
                nn.BatchNorm2d(oup),
                HardSwish(),
                
            )
        else:
            self.conv = nn.Sequential(
                # dw
                nn.Conv2d(inp, inp, kernel_size, stride, padding, groups=inp, bias=False),
                nn.BatchNorm2d(inp),
                HardSwish(),

                # pw-linear
                nn.Conv2d(inp, oup, 1, 1, 0, bias=False),
                nn.BatchNorm2d(oup),
                HardSwish()
            )

    def forward(self, x):
        return self.conv(x)

2.配置yolo.py文件

加入DepthSepConv模块。

3.配置yolov5/yolov7_​​PP-LC.yaml文件

具体配置和之前一样。

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