一、本文介绍
本文给大家带来的改进机制是利用2024/02/21号最新发布的YOLOv9其中提出的SPPELAN模块来改进SPPF，其中YOLOv9针对于这个模块并没有介绍，只是在其项目文件中用到了，我将其整理出来用于我们的YOLOv8的项目，同时空间金字塔池化作为我们YOLOv8中的一个比较独特的存在其的改变并不会影响我们的模型其它的改进太多，所以如果你融合方面比较困难，可以尝试替换一下SPPF来改变模型的结构从而达到一个创新的目的，同时本文的内容目前网络上并无其它人总结大家可以尝试以下在自己数据集上的效果。
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目录
一、本文介绍
二、手撕结构图
三、核心代码
四、手把手教你添加SPPELAN机制
4.1 修改一
4.2 修改二
4.3 修改三
4.4 修改四
五、SPPELAN的yaml文件和运行记录
5.1 SPPELAN的yaml文件
5.2 训练代码
5.3 SPPELAN的训练过程截图
五、本文总结
二、手撕结构图
其还提出了以结构名为SPPELAN的空间金字塔池化结构，其结构图和代码如下所示！
class SP(nn.Module):def __init__(self, k=3, s=1):super(SP, self).__init__()self.m = nn.MaxPool2d(kernel_size=k, stride=s, padding=k // 2)def forward(self, x):return self.m(x)class SPPELAN(nn.Module):# spp-elandef __init__(self, c1, c2, c3): # ch_in, ch_out, number, shortcut, groups, expansionsuper().__init__()self.c = c3self.cv1 = Conv(c1, c3, 1, 1)self.cv2 = SP(5)self.cv3 = SP(5)self.cv4 = SP(5)self.cv5 = Conv(4*c3, c2, 1, 1)def forward(self, x):y = [self.cv1(x)]y.extend(m(y[-1]) for m in [self.cv2, self.cv3, self.cv4])return self.cv5(torch.cat(y, 1))
三、核心代码
核心代码的使用方式看章节四！
import torch
import torch.nn as nn__all__ = ['SPPELAN']def autopad(k, p=None, d=1): # kernel, padding, dilation# Pad to 'same' shape outputsif d > 1:k = d * (k - 1) + 1 if isinstance(k, int) else [d * (x - 1) + 1 for x in k] # actual kernel-sizeif p is None:p = k // 2 if isinstance(k, int) else [x // 2 for x in k] # auto-padreturn pclass Conv(nn.Module):# Standard convolution with args(ch_in, ch_out, kernel, stride, padding, groups, dilation, activation)default_act = nn.SiLU() # default activationdef __init__(self, c1, c2, k=1, s=1, p=None, g=1, d=1, act=True):super().__init__()self.conv = nn.Conv2d(c1, c2, k, s, autopad(k, p, d), groups=g, dilation=d, bias=False)self.bn = nn.BatchNorm2d(c2)self.act = self.default_act if act is True else act if isinstance(act, nn.Module) else nn.Identity()def forward(self, x):return self.act(self.bn(self.conv(x)))def forward_fuse(self, x):return self.act(self.conv(x))class SP(nn.Module):def __init__(self, k=3, s=1):super(SP, self).__init__()self.m = nn.MaxPool2d(kernel_size=k, stride=s, padding=k // 2)def forward(self, x):return self.m(x)class SPPELAN(nn.Module):# spp-elandef __init__(self, c1, c2, c3): # ch_in, ch_out, number, shortcut, groups, expansionsuper().__init__()self.c = c3self.cv1 = Conv(c1, c3, 1, 1)self.cv2 = SP(5)self.cv3 = SP(5)self.cv4 = SP(5)self.cv5 = Conv(4*c3, c2, 1, 1)def forward(self, x):y = [self.cv1(x)]y.extend(m(y[-1]) for m in [self.cv2, self.cv3, self.cv4])return self.cv5(torch.cat(y, 1))四、手把手教你添加SPPELAN机制
4.1 修改一
第一还是建立文件，我们找到如下ultralytics/nn/modules文件夹下建立一个目录名字呢就是'Addmodules'文件夹(用群内的文件的话已经有了无需新建)！然后在其内部建立一个新的py文件将核心代码复制粘贴进去即可。
4.2 修改二
第二步我们在该目录下创建一个新的py文件名字为'__init__.py'(用群内的文件的话已经有了无需新建)，然后在其内部导入我们的检测头如下图所示。
4.3 修改三
第三步我门中到如下文件'ultralytics/nn/tasks.py'进行导入和注册我们的模块(用群内的文件的话已经有了无需重新导入直接开始第四步即可)！
从今天开始以后的教程就都统一成这个样子了，因为我默认大家用了我群内的文件来进行修改！！
4.4 修改四
按照我的添加在parse_model里添加即可。
到此就修改完成了，大家可以复制下面的yaml文件运行。
五、SPPELAN的yaml文件和运行记录
5.1 SPPELAN的yaml文件
# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license
# YOLOv8 object detection model with P3-P5 outputs. For Usage examples see https://docs.ultralytics.com/tasks/detect# Parameters
nc: 80 # number of classes
scales: # model compound scaling constants, i.e. 'model=yolov8n.yaml' will call yolov8.yaml with scale 'n'# [depth, width, max_channels]n: [0.33, 0.25, 1024] # YOLOv8n summary: 225 layers, 3157200 parameters, 3157184 gradients, 8.9 GFLOPss: [0.33, 0.50, 1024] # YOLOv8s summary: 225 layers, 11166560 parameters, 11166544 gradients, 28.8 GFLOPsm: [0.67, 0.75, 768] # YOLOv8m summary: 295 layers, 25902640 parameters, 25902624 gradients, 79.3 GFLOPsl: [1.00, 1.00, 512] # YOLOv8l summary: 365 layers, 43691520 parameters, 43691504 gradients, 165.7 GFLOPsx: [1.00, 1.25, 512] # YOLOv8x summary: 365 layers, 68229648 parameters, 68229632 gradients, 258.5 GFLOPs# YOLOv8.0n backbone
backbone:# [from, repeats, module, args]- [-1, 1, Conv, [64, 3, 2]] # 0-P1/2- [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]] # 1-P2/4- [-1, 3, C2f, [128, True]]- [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]] # 3-P3/8- [-1, 6, C2f, [256, True]]- [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]] # 5-P4/16- [-1, 6, C2f, [512, True]]- [-1, 1, Conv, [1024, 3, 2]] # 7-P5/32- [-1, 3, C2f, [1024, True]]- [-1, 1, SPPELAN, [1024, 256]] # 9# YOLOv8.0n head
head:- [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']]- [[-1, 6], 1, Concat, [1]] # cat backbone P4- [-1, 3, C2f, [512]] # 12- [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']]- [[-1, 4], 1, Concat, [1]] # cat backbone P3- [-1, 3, C2f, [256]] # 15 (P3/8-small)- [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]]- [[-1, 12], 1, Concat, [1]] # cat head P4- [-1, 3, C2f, [512]] # 18 (P4/16-medium)- [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]]- [[-1, 9], 1, Concat, [1]] # cat head P5- [-1, 3, C2f, [1024]] # 21 (P5/32-large)- [[15, 18, 21], 1, Detect, [nc]] # Detect(P3, P4, P5)
5.2 训练代码
大家可以创建一个py文件将我给的代码复制粘贴进去，配置好自己的文件路径即可运行。
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')
from ultralytics import YOLOif __name__ == '__main__':model = YOLO('ultralytics/cfg/models/v8/yolov8-C2f-FasterBlock.yaml')# model.load('yolov8n.pt') # loading pretrain weightsmodel.train(data=r'替换数据集yaml文件地址',# 如果大家任务是其它的'ultralytics/cfg/default.yaml'找到这里修改task可以改成detect, segment, classify, posecache=False,imgsz=640,epochs=150,single_cls=False, # 是否是单类别检测batch=4,close_mosaic=10,workers=0,device='0',optimizer='SGD', # using SGD# resume='', # 如过想续训就设置last.pt的地址amp=False, # 如果出现训练损失为Nan可以关闭ampproject='runs/train',name='exp',)5.3 SPPELAN的训练过程截图
五、本文总结
到此本文的正式分享内容就结束了，在这里给大家推荐我的YOLOv8改进有效涨点专栏，本专栏目前为新开的平均质量分98分，后期我会根据各种最新的前沿顶会进行论文复现，也会对一些老的改进机制进行补充，如果大家觉得本文帮助到你了，订阅本专栏，关注后续更多的更新~
专栏回顾：YOLOv8改进系列专栏——本专栏持续复习各种顶会内容——科研必备
