Yolov5网络结构详解

Yolov5是目标检测领域中一种高效的神经网络结构,是Yolov系列的最新版本。本文将以Yolov5网络结构为中心,从多个方面对其进行详细阐述。

一、骨干网络

骨干网络是指网络的主干部分,用于提取图像的特征表示。Yolov5的骨干网络采用CSPNet(Cross Stage Partial Network)架构,相较于传统的ResNet等网络,CSPNet可以显著减小网络的参数量和运算量。该网络结构在既保证检测精度的情况下,显著提高了训练和推理的效率。

import torch.nn as nn
class CSPDarknet(nn.Module):
    def __init__(self, layers):
        super(CSPDarknet, self).__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(3, 32, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False)
        self.bn1 = nn.BatchNorm2d(32)
        self.relu = nn.LeakyReLU(0.1, inplace=True)
        self.layer1 = self.make_layers(32, layers[0])
        self.layer2 = self.make_layers(64, layers[1], stride=2)
        self.layer3 = self.make_layers(128, layers[2], stride=2)
        self.layer4 = self.make_layers(256, layers[3], stride=2)
        self.layer5 = self.make_layers(512, layers[4], stride=2)
        self.layer6 = self.make_layers(1024, layers[5], stride=2)
        self._initialize_weights()

    def make_layers(self, in_channels, num_blocks, stride=1):
        layers = []
        layers.append(('res0', ResBlock(in_channels, in_channels * 2, shortcut=False)))
        for i in range(num_blocks):
            layers.append(('residual_%d' % i, ResBlock(in_channels * 2, in_channels, stride)))
        return nn.Sequential(OrderedDict(layers))

    def forward(self, x):
        x = self.conv1(x)
        x = self.bn1(x)
        x = self.relu(x)
        x1 = self.layer1(x)
        x2 = self.layer2(x1)
        x3 = self.layer3(x2)
        x4 = self.layer4(x3)
        x5 = self.layer5(x4)
        x6 = self.layer6(x5)

        return x4, x5, x6

二、特征金字塔

目标检测任务中,不同大小不同层次的目标需要被检测到,并且需要提取多尺度的特征。Yolov5使用FPN(Feature Pyramid Network)特征金字塔结构,通过特征上采样和特征拼接的方式实现多层次、多尺度特征的融合。它可以同时处理不同尺度的目标,提高模型的检测效果。

class YOLOv5(nn.Module):
    def __init__(self, cfg, ch=3):
        super(YOLOv5, self).__init__()
        self.ch = ch
        self.model, self.save = parse_model(cfg)
        self.nc = int(self.model[-1]['filters'])
        self.nl = len(self.model)
        self.stem = Focus(ch, 80, 3)  
        self.m = nn.Sequential(*self.model[1:])
        self.init_weights()

    def forward(self, x):
        x = self.stem(x)
        yolo_out, _, _ = [], [], []
        for i in range(self.nl):
            x = self.m[i](x)
            if i in [2, 4, 6]:
                yolo_out.append(x)
            elif i == 8:
                x = self.m[i](x, yolo_out[-1])
                yolo_out.append(x)
        return yolo_out

三、激活函数

激活函数在神经网络中扮演着至关重要的角色,Yolov5使用的激活函数是Mish。Mish激活函数在保持与ReLU相同的计算速度的同时,提高了模型的精度。

class Mish(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Mish, self).__init__()

    def forward(self, x):
        return x * torch.tanh(F.softplus(x))

class MishModule(nn.Module):
    def __init__(self, parent):
        super(MishModule, self).__init__()
        self.model = parent.model
        for i, m in enumerate(self.model.children()):
            self.model[i] = Mish() if type(m) == nn.ReLU else m

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

四、预测头

Yolov5的预测头由三个卷积层构成,用于对特征图进行输出通道的降维,并且进行边界框和目标类别的预测。预测头可以预测多种不同尺度下的目标,实现多尺度目标检测。

class Conv(nn.Module):
    def __init__(self, in_channel, out_channel, kernel_size=1, stride=1):
        super().__init__()
        self.conv = nn.Conv2d(in_channel, out_channel, kernel_size, stride, kernel_size // 2, bias=False)
        self.bn = nn.BatchNorm2d(out_channel)
        self.act = nn.LeakyReLU(0.1, inplace=True)

    def forward(self, x):
        x = self.conv(x)
        x = self.bn(x)
        x = self.act(x)
        return x

class PredictionLayer(nn.Module):
    def __init__(self, in_channels, out_channels):
        super().__init__()
        self.pred = nn.Sequential(
            Conv(in_channels, in_channels * 2),
            Conv(in_channels * 2, in_channels),
            nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=1)
        )

    def forward(self, x):
        x = self.pred(x)
        return x

五、总结

Yolov5是目标检测领域中一种高效的神经网络结构,采用了CSPNet骨干网络和FPN特征金字塔结构。同时,使用Mish激活函数和预测头实现多尺度目标检测。该网络结构在保证检测精度的同时,大大提高了训练和推理的效率,主要应用于实时目标检测和视频分析等领域。

原创文章,作者:UZVIG,如若转载,请注明出处:https://www.506064.com/n/370238.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
UZVIGUZVIG
上一篇 2025-04-18 13:40
下一篇 2025-04-18 13:40

相关推荐

  • 使用Netzob进行网络协议分析

    Netzob是一款开源的网络协议分析工具。它提供了一套完整的协议分析框架,可以支持多种数据格式的解析和可视化,方便用户对协议数据进行分析和定制。本文将从多个方面对Netzob进行详…

    编程 2025-04-29
  • Vue TS工程结构用法介绍

    在本篇文章中,我们将从多个方面对Vue TS工程结构进行详细的阐述,涵盖文件结构、路由配置、组件间通讯、状态管理等内容,并给出对应的代码示例。 一、文件结构 一个好的文件结构可以极…

    编程 2025-04-29
  • Python程序的三种基本控制结构

    控制结构是编程语言中非常重要的一部分,它们指导着程序如何在不同的情况下执行相应的指令。Python作为一种高级编程语言,也拥有三种基本的控制结构:顺序结构、选择结构和循环结构。 一…

    编程 2025-04-29
  • 微软发布的网络操作系统

    微软发布的网络操作系统指的是Windows Server操作系统及其相关产品,它们被广泛应用于企业级云计算、数据库管理、虚拟化、网络安全等领域。下面将从多个方面对微软发布的网络操作…

    编程 2025-04-28
  • 蒋介石的人际网络

    本文将从多个方面对蒋介石的人际网络进行详细阐述,包括其对政治局势的影响、与他人的关系、以及其在历史上的地位。 一、蒋介石的政治影响 蒋介石是中国现代历史上最具有政治影响力的人物之一…

    编程 2025-04-28
  • 基于tcifs的网络文件共享实现

    tcifs是一种基于TCP/IP协议的文件系统,可以被视为是SMB网络文件共享协议的衍生版本。作为一种开源协议,tcifs在Linux系统中得到广泛应用,可以实现在不同设备之间的文…

    编程 2025-04-28
  • 如何开发一个网络监控系统

    网络监控系统是一种能够实时监控网络中各种设备状态和流量的软件系统,通过对网络流量和设备状态的记录分析,帮助管理员快速地发现和解决网络问题,保障整个网络的稳定性和安全性。开发一套高效…

    编程 2025-04-27
  • Lidar避障与AI结构光避障哪个更好?

    简单回答:Lidar避障适用于需要高精度避障的场景,而AI结构光避障更适用于需要快速响应的场景。 一、Lidar避障 Lidar,即激光雷达,通过激光束扫描环境获取点云数据,从而实…

    编程 2025-04-27
  • 用Python爬取网络女神头像

    本文将从以下多个方面详细介绍如何使用Python爬取网络女神头像。 一、准备工作 在进行Python爬虫之前,需要准备以下几个方面的工作: 1、安装Python环境。 sudo a…

    编程 2025-04-27
  • 如何使用Charles Proxy Host实现网络请求截取和模拟

    Charles Proxy Host是一款非常强大的网络代理工具,它可以帮助我们截取和模拟网络请求,方便我们进行开发和调试。接下来我们将从多个方面详细介绍如何使用Charles P…

    编程 2025-04-27

发表回复

登录后才能评论