YOLO26改进 - SPPF模块 AIFI基于注意力的尺度内特征交互：替代SPPF构建高效混合编码器，提升模型综合效能

前言

本文介绍了实时检测Transformer（RT-DETR）及其核心AIFI模块在YOLO26中的结合应用。RT-DETR旨在解决YOLO速度和准确性受NMS负面影响、DETRs计算成本高的问题，通过设计高效混合编码器和解码器层数调整来提升性能。AIFI作为Transformer编码器层，通过构建2D正弦 - 余弦位置嵌入处理多尺度特征。我们将AIFI集成进YOLO26，实验表明，改进后的模型在COCO数据集上的速度和准确性超越了先进的YOLO模型，展现出良好的性能表现。

文章目录： YOLO26改进大全：卷积层、轻量化、注意力机制、损失函数、Backbone、SPPF、Neck、检测头全方位优化汇总

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介绍

摘要

YOLO系列因其在速度和准确性之间的合理权衡，成为了实时目标检测中最受欢迎的框架。然而，我们观察到YOLO的速度和准确性受NMS（非极大值抑制）的负面影响。最近，基于Transformer的端到端检测器（DETRs）提供了一种消除NMS的替代方案，但其高计算成本限制了其实用性，并阻碍了其完全利用排除NMS的优势。在本文中，我们提出了实时检测Transformer（RT-DETR），据我们所知，这是第一个解决上述困境的实时端到端目标检测器。我们借鉴先进的DETR，分两步构建RT-DETR：首先，我们专注于在提高速度的同时保持准确性，然后在保持速度的同时提高准确性。具体而言，我们设计了一种高效的混合编码器，通过解耦内尺度交互和跨尺度融合来快速处理多尺度特征，从而提高速度。然后，我们提出了不确定性最小化查询选择，以向解码器提供高质量的初始查询，从而提高准确性。此外，RT-DETR通过调整解码器层数支持灵活的速度调节，以适应各种场景，而无需重新训练。我们的RT-DETR-R50/R101在COCO数据集上分别达到了53.1%和54.3%的AP，并在T4 GPU上达到了108 FPS和74 FPS，超越了之前先进的YOLOs在速度和准确性上的表现。此外，RT-DETR-R50在准确性上比DINO-R50高2.2% AP，且FPS高约21倍。经过Objects365的预训练后，RT-DETR-R50/R101分别达到了55.3%和56.2%的AP。项目页面：zhao-yian.github.io/RTDETR。

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基本原理

核心代码

class AIFI(TransformerEncoderLayer):
    """Defines the AIFI transformer layer."""

    def __init__(self, c1, cm=2048, num_heads=8, dropout=0, act=nn.GELU(), normalize_before=False):
        """Initialize the AIFI instance with specified parameters."""
        super().__init__(c1, cm, num_heads, dropout, act, normalize_before)

    def forward(self, x):
        """Forward pass for the AIFI transformer layer."""
        c, h, w = x.shape[1:]
        pos_embed = self.build_2d_sincos_position_embedding(w, h, c)
        # Flatten [B, C, H, W] to [B, HxW, C]
        x = super().forward(x.flatten(2).permute(0, 2, 1), pos=pos_embed.to(device=x.device, dtype=x.dtype))
        return x.permute(0, 2, 1).view([-1, c, h, w]).contiguous()

    @staticmethod
    def build_2d_sincos_position_embedding(w, h, embed_dim=256, temperature=10000.0):
        """Builds 2D sine-cosine position embedding."""
        grid_w = torch.arange(int(w), dtype=torch.float32)
        grid_h = torch.arange(int(h), dtype=torch.float32)
        grid_w, grid_h = torch.meshgrid(grid_w, grid_h, indexing="ij")
        assert embed_dim % 4 == 0, "Embed dimension must be divisible by 4 for 2D sin-cos position embedding"
        pos_dim = embed_dim // 4
        omega = torch.arange(pos_dim, dtype=torch.float32) / pos_dim
        omega = 1.0 / (temperature**omega)

        out_w = grid_w.flatten()[..., None] @ omega[None]
        out_h = grid_h.flatten()[..., None] @ omega[None]

        return torch.cat([torch.sin(out_w), torch.cos(out_w), torch.sin(out_h), torch.cos(out_h)], 1)[None]

实验

脚本

import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')
from ultralytics import YOLO
 
if __name__ == '__main__':
#     修改为自己的配置文件地址
    model = YOLO('./ultralytics/cfg/models/26/yolo26-AIFI.yaml')
#     修改为自己的数据集地址
    model.train(data='./ultralytics/cfg/datasets/coco8.yaml',
                cache=False,
                imgsz=640,
                epochs=10,
                single_cls=False,  # 是否是单类别检测
                batch=8,
                close_mosaic=10,
                workers=0,
                optimizer='MuSGD',  
                # optimizer='SGD',
                amp=False,
                project='runs/train',
                name='yolo26-AIFI',
                )
    
 

结果