[YOLOv7/YOLOv5系列算法改进NO.15]网络轻量化方法深度可分离卷积

 ​前 言：作为当前先进的深度学习目标检测算法YOLOv5，已经集合了大量的trick，但是还是有提高和改进的空间，针对具体应用场景下的检测难点，可以不同的改进方法。此后的系列文章，将重点对YOLOv5的如何改进进行详细的介绍，目的是为了给那些搞科研的同学需要创新点或者搞工程项目的朋友需要达到更好的效果提供自己的微薄帮助和参考。

解决问题：深度学习目标检测模型问题之一就是过于庞大，面临着内存不足的问题，其次这些场景要求低延迟，或者说响应速度要快，想象一下自动驾驶汽车的行人检测系统如果速度很慢会发生什么可怕的事情。所以，研究小而高效的CNN模型在这些场景至关重要，至少目前是这样，尽管未来硬件也会越来越快。本文尝试将普通卷积转化为深度可分离卷积，以实现网络模型的轻量化，平衡速度和精度。

同系列文章：YOLOv5改进之十三：主干网络C3替换为轻量化网络EfficientNetv2_人工智能算法工程师0301的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_70388905/article/details/125612096?spm=1001.2014.3001.5502YOLOv5改进之十二：主干网络C3替换为轻量化网络ShuffleNetV2_人工智能算法工程师0301的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_70388905/article/details/125612052https://blog.csdn.net/m0_70388905/article/details/125612052YOLOv5改进之十一：主干网络C3替换为轻量化网络MobileNetV3_人工智能算法工程师0301的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/m0_70388905/article/details/125593267https://blog.csdn.net/m0_70388905/article/details/125593267

原理：

常规卷积：对于一张5×5像素、三通道（shape为5×5×3），经过3×3卷积核的卷积层（假设输出通道数为4，则卷积核shape为3×3×3×4，最终输出4个Feature Map，如果有same padding则尺寸与输入层相同（5×5），如果没有则为尺寸变为3×3

深度可分离卷积：Depthwise Convolution的一个卷积核负责一个通道，一个通道只被一个卷积核卷积。一张5×5像素、三通道彩色输入图片（shape为5×5×3），Depthwise Convolution首先经过第一次卷积运算，DW完全是在二维平面内进行。卷积核的数量与上一层的通道数相同（通道和卷积核一一对应）。所以一个三通道的图像经过运算后生成了3个Feature map(如果有same padding则尺寸与输入层相同为5×5)，如下图所示。

方 法：

第一步修改common.py，增加ghostC3模块。

def DWConv(c1, c2, k=1, s=1, act=True):
    # Depthwise convolution
    return Conv(c1, c2, k, s, g=math.gcd(c1, c2), act=act)
class Conv(nn.Module):
    # Standard convolution
    def __init__(self, c1, c2, k=1, s=1, p=None, g=1, act=True):  # ch_in, ch_out, kernel, stride, padding, groups
        super(Conv, self).__init__()
        self.conv = nn.Conv2d(c1, c2, k, s, autopad(k, p), groups=g, bias=False)
        self.bn = nn.BatchNorm2d(c2)
        self.act = nn.SiLU() if act is True else (act if isinstance(act, nn.Module) else nn.Identity())

    def forward(self, x):#网络执行顺序
        return self.act(self.bn(self.conv(x)))

    def fuseforward(self, x):
        return self.act(self.conv(x))

第二步：将yolo.py中注册模块。

if m in [Conv,MobileNetV3_InvertedResidual,ShuffleNetV2_InvertedResidual，ghostc3，DWconv

]:

第三步：进行修改yaml文件

结 果：本人在多个数据集上做了大量实验，针对不同的数据集效果不同，map值有所下降，但是权值模型大小降低，参数量下降。

预告一下：下一篇内容将继续分享网络轻量化方法的分享。有兴趣的朋友可以关注一下我，有问题可以留言或者私聊我哦

PS：主干网络的替换不仅仅是适用改进YOLOv5，也可以改进其他的YOLO网络以及目标检测网络，比如YOLOv4、v3等。

最后，希望能互粉一下，做个朋友，一起学习交流。