深度学习|yolov5-6.0/6.1加入SE、CBAM、CA注意力机制（理论及代码） pytorch|人工智能|图像处理|目标

自从yolov5-5.0加入se、cbam、eca、ca发布后，反响不错，也经常会有同学跑过来私信我能不能出一期6.0版本加入注意力的博客。个人认为是没有必要专门写一篇来讲，因为步骤几乎一样，但是问的人也慢慢多了，正好上一篇加入注意力的文章写的略有瑕疵，那就再重新写一篇。
yolo加入注意力三部曲 1.common.py中加入注意力模块
2.yolo.py中增加判断条件
3.yaml文件中添加相应模块
所有版本都是一致的，加入注意力机制能否使模型有效的关键在于添加的位置，这一步需要视数据集中目标大小的数量决定。
第一部曲：common.py加入注意力模块

class h_sigmoid(nn.Module): def __init__(self, inplace=True): super(h_sigmoid, self).__init__() self.relu = nn.ReLU6(inplace=inplace)def forward(self, x): return self.relu(x + 3) / 6class h_swish(nn.Module): def __init__(self, inplace=True): super(h_swish, self).__init__() self.sigmoid = h_sigmoid(inplace=inplace)def forward(self, x): return x * self.sigmoid(x)class CoordAtt(nn.Module): def __init__(self, inp, oup, reduction=32): super(CoordAtt, self).__init__() self.pool_h = nn.AdaptiveAvgPool2d((None, 1)) self.pool_w = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, None))mip = max(8, inp // reduction)self.conv1 = nn.Conv2d(inp, mip, kernel_size=1, stride=1, padding=0) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(mip) self.act = h_swish()self.conv_h = nn.Conv2d(mip, oup, kernel_size=1, stride=1, padding=0) self.conv_w = nn.Conv2d(mip, oup, kernel_size=1, stride=1, padding=0)def forward(self, x): identity = xn, c, h, w = x.size() x_h = self.pool_h(x) x_w = self.pool_w(x).permute(0, 1, 3, 2)y = torch.cat([x_h, x_w], dim=2) y = self.conv1(y) y = self.bn1(y) y = self.act(y)x_h, x_w = torch.split(y, [h, w], dim=2) x_w = x_w.permute(0, 1, 3, 2)a_h = self.conv_h(x_h).sigmoid() a_w = self.conv_w(x_w).sigmoid()out = identity * a_w * a_hreturn outclass ChannelAttention(nn.Module): def __init__(self, in_planes, ratio=16): super(ChannelAttention, self).__init__() self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1) self.max_pool = nn.AdaptiveMaxPool2d(1) self.f1 = nn.Conv2d(in_planes, in_planes // ratio, 1, bias=False) self.relu = nn.ReLU() self.f2 = nn.Conv2d(in_planes // ratio, in_planes, 1, bias=False) self.sigmoid = nn.Sigmoid()def forward(self, x): avg_out = self.f2(self.relu(self.f1(self.avg_pool(x)))) max_out = self.f2(self.relu(self.f1(self.max_pool(x)))) out = self.sigmoid(avg_out + max_out) return outclass SpatialAttention(nn.Module): def __init__(self, kernel_size=7): super(SpatialAttention, self).__init__()assert kernel_size in (3, 7), 'kernel size must be 3 or 7' padding = 3 if kernel_size == 7 else 1self.conv = nn.Conv2d(2, 1, kernel_size, padding=padding, bias=False) self.sigmoid = nn.Sigmoid()def forward(self, x): avg_out = torch.mean(x, dim=1, keepdim=True) max_out, _ = torch.max(x, dim=1, keepdim=True) x = torch.cat([avg_out, max_out], dim=1) x = self.conv(x) return self.sigmoid(x)class CBAM(nn.Module): # CSP Bottleneck with 3 convolutions def __init__(self, c1, c2, ratio=16, kernel_size=7):# ch_in, ch_out, number, shortcut, groups, expansion super(CBAM, self).__init__()self.channel_attention = ChannelAttention(c1, ratio) self.spatial_attention = SpatialAttention(kernel_size)def forward(self, x): out = self.channel_attention(x) * x out = self.spatial_attention(out) * out return outclass SE(nn.Module): def __init__(self, c1, c2, r=16): super(SE, self).__init__() self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1) self.l1 = nn.Linear(c1, c1 // r, bias=False) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) self.l2 = nn.Linear(c1 // r, c1, bias=False) self.sig = nn.Sigmoid() def forward(self, x): b, c, _, _ = x.size() y = self.avgpool(x).view(b, c) y = self.l1(y) y = self.relu(y) y = self.l2(y) y = self.sig(y) y = y.view(b, c, 1, 1) return x * y.expand_as(x)

第二部曲：yolo.py中增加判断条件

if m in [Conv, GhostConv, Bottleneck, GhostBottleneck, SPP, SPPF, DWConv, MixConv2d, Focus, CrossConv, BottleneckCSP, C3, C3TR, C3SPP, C3Ghost,CBAM,CoordAtt,SE]: c1, c2 = ch[f], args[0] if c2 != no:# if not output c2 = make_divisible(c2 * gw, 8)

第三部曲：yaml文件中添加注意力

[[-1, 1, Conv, [64, 6, 2, 2]],# 0-P1/2 [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]],# 1-P2/4 [-1, 3, C3, [128]], [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],# 3-P3/8 [-1, 6, C3, [256]], [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]],# 5-P4/16 [-1, 9, C3, [512]], [-1, 1, Conv, [1024, 3, 2]],# 7-P5/32 [-1, 3, C3, [1024]], [-1, 1, CoordAtt,[1024]], [-1, 1, SPPF, [1024, 5]],# 9

这是6.0版本的yolov5的骨干层，CoordAtt的位置可以换成以上任意一个注意力，其他参数不需要调整，傻瓜式复制粘贴，即可跑通。
以上就是具体将注意力添加至yolov5-6.0版本中的步骤。注意力模块并没有刻板规定一定要加在什么地方，使用者可随意调整。
接下来是理论部分。关于注意力的理论部分，各位博主大佬已经讲的非常细致了（这个地方想了半天成语想不出来），但是为了证明本人出色的复制粘贴能力，决定再写一下。
SE（挤压-激励注意力）

深度学习|yolov5-6.0/6.1加入SE、CBAM、CA注意力机制（理论及代码）

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se注意力增强模型关注对象的方法分为两步：
挤压对输入的特征图进行通道信息的全局平均池化，即挤压

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激励将挤压之后的信息通过两个全连接层、激活函数再归一化后乘到输入特征图上

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CA（位置注意力）

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位置注意力将通道注意力分解为两个1维特征编码过程，分别沿2个空间方向聚合特征。这样，可以沿一个空间方向捕获远程依赖关系，同时可以沿另一空间方向保留精确的位置信息。然后将生成的特征图分别编码为一对方向感知和位置敏感的attention map，可以将其互补地应用于输入特征图，以增强关注对象的表示。
coordinate信息嵌入