YOLOV7網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)解讀

前言

繼美團發(fā)布YOLOV6之后，YOLO系列原作者也發(fā)布了YOLOV7。

YOLOV7主要的貢獻在于：

1.模型重參數(shù)化

YOLOV7將模型重參數(shù)化引入到網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，重參數(shù)化這一思想最早出現(xiàn)于REPVGG中。

2.標(biāo)簽分配策略

YOLOV7的標(biāo)簽分配策略采用的是YOLOV5的跨網(wǎng)格搜索，以及YOLOX的匹配策略。

3.ELAN高效網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

YOLOV7中提出的一個新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以高效為主。

4.帶輔助頭的訓(xùn)練

YOLOV7提出了輔助頭的一個訓(xùn)練方法，主要目的是通過增加訓(xùn)練成本，提升精度，同時不影響推理的時間，因為輔助頭只會出現(xiàn)在訓(xùn)練過程中。

一、YOLOV7是什么？

YOLO算法作為one-stage目標(biāo)檢測算法最典型的代表，其基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行對象的識別和定位，運行速度很快，可以用于實時系統(tǒng)。

YOLOV7是目前YOLO系列最先進的算法，在準(zhǔn)確率和速度上超越了以往的YOLO系列。

了解YOLO是對目標(biāo)檢測算法研究的一個必須步驟。

二、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1、架構(gòu)圖總覽

2、CBS模塊解讀

?對于CBS模塊，我們可以看從圖中可以看出它是由一個Conv層，也就是卷積層，一個BN層，也就是Batch normalization層，還有一個Silu層，這是一個激活函數(shù)。

?silu激活函數(shù)是swish激活函數(shù)的變體，兩者的公式如下所示

silu(x)=x?sigmoid(x)

swish(x)=x?sigmoid(βx)

?從架構(gòu)圖中我們可以看出，CBS模塊這里有三種顏色，三種顏色代表它們的卷積核（k）和步長(s)不同。

首先最淺的顏色，也就是第一個CBS模塊的顏色，它是一個1x1的卷積，stride(步長為1)。

其次稍淺的顏色，也就是第二個CBS模塊的顏色，它是一個3x3的卷積，stride(步長為1)。

最后最深的顏色，也就是第三個CBS模塊的顏色，它是一個3x3的卷積，stride(步長為2)。

?1x1的卷積主要用來改變通道數(shù)。

?3x3的卷積，步長為1，主要用來特征提取。

?3x3的卷積，步長為2，主要用來下采樣。

3、CBM模塊解讀

?CBM模塊和CBS模塊，我們可以看出來是基本一致的。

?由一個Conv層，也就是卷積層，一個BN層，也就是Batch normalization層，還有一個sigmoid層，這是一個激活函數(shù)。

?卷積核為1x1，stride(步長為1)

4、REP模塊解讀

?REP模塊分為兩個，一個是train，也就是訓(xùn)練，一個deploy，也就是推理。

?訓(xùn)練模塊，它有三個分支。

最上面的分支是3x3的卷積，用于特征提取。

中間的分支是1x1的卷積，用于平滑特征。

最后分支是一個Identity，不做卷積操作，直接移過來。

最后把它們相加在一起。

?推理模塊，包含一個3x3的卷積，stride(步長為1)。是由訓(xùn)練模塊重參數(shù)化轉(zhuǎn)換而來。

在訓(xùn)練模塊中，因為第一層是一個3x3的卷積，第二層是一個1x1的卷積，最后層是一個Identity。

在模型從參數(shù)化的時候，需要把1x1的卷積啊，轉(zhuǎn)換成3x3的卷積，把Identity也轉(zhuǎn)換成3x3的卷積，然后進行一個矩陣的一個加法，也就是一個矩陣融合過程。

然后最后將它的權(quán)重進行相加，就得到了一個3x3的卷積，也就是說，這三個分支就融合成了一條線，里面只有一個3x3的卷積。

它們的權(quán)重是三個分支的疊加結(jié)果，矩陣，也是三個分支的疊加結(jié)果。

5、MP模塊解讀

?MP模塊有兩個分支，作用是進行下采樣。

?第一條分支先經(jīng)過一個maxpool，也就是最大池化。最大值化的作用就是下采樣，然后再經(jīng)過一個1x1的卷積進行通道數(shù)的改變。

?第二條分支先經(jīng)過一個1x1的卷積，做通道數(shù)的變化，然后再經(jīng)過一個3x3卷積核、步長為2的卷積塊，這個卷積塊也是用來下采樣的。

?最后把第一個分支和第二分支的結(jié)果加在一起，得到了超級下采樣的結(jié)果。

6、ELAN模塊解讀

?ELAN模塊是一個高效的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它通過控制最短和最長的梯度路徑，使網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)W習(xí)到更多的特征，并且具有更強的魯棒性。

?ELAN有兩條分支。

?第一條分支是經(jīng)過一個1x1的卷積做通道數(shù)的變化。

?第二條分支就比較復(fù)雜了。它先首先經(jīng)過一個1x1的卷積模塊，做通道數(shù)的變化。然后再經(jīng)過四個3x3的卷積模塊，做特征提取。

?如圖所示，最后把四個特征疊加在一起得到最后的特征提取結(jié)果。

7、ELAN-W模塊解讀

?對于ELAN-W模塊，我們也看到它跟ELAN模塊是非常的相似，所略有不同的就是它在第二條分支的時候選取的輸出數(shù)量不同。

?ELAN模塊選取了三個輸出進行最后的相加。

?ELAN-W模塊選取了五個進行相加。

8、UPSample模塊解讀

UPSample模塊是一個上采樣的模塊，它使用的上采樣方式是最近鄰插值。

9、SPPCSPC模塊解讀

SPP的作用是能夠增大感受野，使得算法適應(yīng)不同的分辨率圖像，它是通過最大池化來獲得不同感受野。

?我們可以看到在第一條分支中，經(jīng)理了maxpool的有四條分支。分別是5，9，13，1，這四個不同的maxpool就代表著他能夠處理不同的對象。

?也就是說，它這四個不同尺度的最大池化有四種感受野，用來區(qū)別于大目標(biāo)和小目標(biāo)。

比如一張照片中的狗和行人以及車，他們的尺度是不一樣的，通過不同的maxpool，這樣子就能夠更好的區(qū)別小目標(biāo)和大目標(biāo)。

CSP模塊，首先將特征分為兩部分，其中的一個部分進行常規(guī)的處理，另外一個部分進行SPP結(jié)構(gòu)的處理，最后把這兩個部分合并在一起，這樣子就能夠減少一半的計算量，使得速度變得快，精度反而會提升。

來源：CSDN博主江小皮不皮