✨博客主页：米开朗琪罗~🎈
✨博主爱好：羽毛球🏸
✨年轻人要：Living for the moment（活在当下）！💪
🏆推荐专栏：【图像处理】【千锤百炼Python】【深度学习】【排序算法】

😺一、简述

在【深度学习经典网络架构—8】：注意力机制之SE_Block中，我们介绍了CNN的通道注意力模块SE_Block，本次带来的是另一个即用即插的注意力模块CBAM。

论文链接：CBAM: Convolutional Block Attention Module

😺二、CBAM(Convolutional Block Attention Module)

CBAM的结构如下图所示：

由图可知，CBAM包含两个独立的子模块，分别是通道注意力模块（Channel Attention Module，CAM）和空间注意力模块（Spartial Attention Module，SAM）。

设输入特征$F\in {\mathbb{R}}^{C\ast H\ast W}$，顺序的可以得到一维的通道注意力图$M_c\in {\mathbb{R}}^{C\ast 1\ast 1}$和二维的空间注意力图$M_s\in {\mathbb{R}}^{1\ast H\ast W}$。全部的注意力过程可以总结为：
$$\begin{array}{c}{F}^{{}^{\prime }}=M_c(F)\otimes F\\ F^{{}^{\prime \prime }}=M_s(F^{{}^{\prime }})\otimes F^{{}^{\prime }}\end{array}$$
其中$\otimes$表示按元素级相乘。

🐶2.1 CAM(Channel Attention Module)

CAM如下图所示：

流程如下：
首先通过最大池化和平均池化得到两个$1\times 1\times C$的特征图，然后将其送入MLP，将MLP输出的特征进行像素级的加和后再经过sigmoid激活，得到最终的通道注意力特征。

公式如下：

🐶2.2 SAM(Spatial Attention Module)

SAM如下图所示：
流程如下：
将CAM作为输入，首先沿着通道维度进行最大池化和平均池化，得到两个$H\times W\times 1$特征图，然后对特征图通道级联，接着经过一个$7\times 7$卷积层降维至单通道，最后经sigmoid激活得到SAM。

公式如下：

😺三、消融实验

作者对网络结构进行了多组消融实验，最终确认串联，通道注意在前、空间注意在后能得到更优异的效果。具体实验结果详见论文。

😺四、CBAM可视化

为了确定CBAM带来的注意强度，作者使用Grad-CAM对特征图进行激活，如下图所示：

可以看到，加入CBAM的ResNet50要比加入SE_Block的具有更强的表达能力。

😺五、总结

CBAM作为一种联合了通道与空间的注意力模块，不仅加强了网络的特征表达能力，而且足够轻量化，在许多网络中都可以即插即用。