DEIM

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AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

DEIM 是一个专为加速目标检测模型训练而设计的先进框架,全称为“具有改进匹配机制的 DETR"。它主要解决了传统 DETR 类模型收敛速度慢、训练周期长的问题。通过优化模型内部的匹配算法,DEIM 能够显著缩短训练时间,同时在保持甚至提升检测精度的基础上,让模型更快达到最佳状态。

这款工具特别适合从事计算机视觉研究的研究人员、需要高效训练检测模型的算法工程师,以及关注实时目标检测技术落地的开发者。对于希望在有限计算资源下快速验证想法或部署高性能检测系统的团队,DEIM 提供了坚实的技术基础。

其核心技术亮点在于对 DETR 架构中匹配机制的深度改良,实现了“快速收敛”与“高精度”的双重突破。此外,该项目持续迭代,最新推出的 DEIMv2 系列进一步涵盖了从超轻量级(如仅 0.49M 参数的 Atto 版本)到大型模型的多种规格,并引入了先进的 DINOv3 特征提取技术,在减少参数量和计算量的同时,依然保持了业界领先的性能表现,尤其适合移动端设备部署。

使用场景

某自动驾驶初创团队正在研发车载实时行人检测系统,需要在有限算力下快速迭代高精度模型以应对复杂路况。

没有 DEIM 时

  • 训练周期漫长:传统 DETR 架构收敛极慢,往往需要数百个 Epoch 才能稳定,导致算法工程师每晚只能验证一轮实验,严重拖慢研发节奏。
  • 小目标漏检率高:在密集人流场景中,模型难以精准匹配预测框与真实目标,导致远处的行人或小尺寸物体频繁漏检。
  • 调参成本高昂:为了提升收敛速度,团队需花费大量时间手动调整学习率策略和匹配阈值,且效果往往不尽如人意。
  • 部署落地困难:由于收敛慢,团队不敢轻易尝试更大规模的骨干网络,只能在精度和速度之间被迫妥协,难以满足车规级安全标准。

使用 DEIM 后

  • 收敛速度飞跃:DEIM 通过改进的匹配机制,将模型收敛所需的训练轮次大幅减少,原本需要 3 天的训练任务现在仅需数小时即可完成。
  • 匹配精度显著提升:改进的二分图匹配策略让模型在处理密集遮挡和小目标时更加敏锐,行人检测的召回率在极端场景下提升了 15%。
  • 研发流程自动化:不再依赖繁琐的人工调参,DEIM 让模型在不同配置下均能快速稳定收敛,团队可将精力集中于数据清洗和场景泛化研究。
  • 模型迭代更灵活:得益于快速收敛特性,团队能够轻松尝试更多轻量化变体(如 DEIMv2 的 Atto 版本),在保持高精度的同时成功部署至嵌入式芯片。

DEIM 通过重构匹配机制,将原本漫长的模型训练过程转化为高效的迭代循环,让实时检测系统的研发从“等待收敛”转变为“即时验证”。

运行环境要求

操作系统
  • Linux
GPU

必需 NVIDIA GPU(训练命令使用 CUDA_VISIBLE_DEVICES),具体型号和显存未说明,需支持 CUDA

内存

未说明

依赖
notes建议使用 conda 创建名为'deim'的虚拟环境。训练脚本使用 torchrun 进行多卡分布式训练。数据集需准备为 COCO 格式。具体依赖库版本需查看项目根目录下的 requirements.txt 文件(README 中未直接列出)。
python3.11.9
torch
requirements.txt 中列出的其他依赖
DEIM hero image

快速开始

DEIM:具有改进匹配机制的DETR,实现快速收敛

license arXiv project webpage prs issues stars Contact Us

🎉 EdgeCrafter 已发布,在目标检测、姿态估计以及实例分割任务上均达到SOTA性能。🎉

🎉 我们很高兴地分享 DEIMv2 🎉

DEIM是一个先进的训练框架,旨在优化DETR中的匹配机制,从而实现更快的收敛速度和更高的精度。它为实时目标检测领域的未来研究与应用提供了坚实的基础。


Shihua Huang1, Zhichao Lu2, Xiaodong Cun3, Yongjun Yu1, Xiao Zhou4, Xi Shen1*

1. 智能工业AI实验室   2. 香港城市大学   3. 珠江三角洲大学   4. 合肥师范学院

**📧 通讯作者:** shenxiluc@gmail.com

sota

如果您喜欢我们的工作,请给我们一颗星!

Image 1 Image 2

🚀 更新

  • [2025.09.26] DEIMv2 现已上线,附有项目页面发布代码。该系列包含八种模型尺寸,从XAtto。对于S、M、L和X版本,我们采用了DINOv3特征(蒸馏或预训练)。DEIMv2在参数量和FLOPs更少的情况下实现了更高的性能。
  • [2025.06.24] DEIMv2 即将发布:我们的下一代检测系列,同时推出三种超轻量级变体:Pico(1.5M)、Femto(0.96M)和Atto(0.49M),均达到SOTA性能。其中,Atto特别针对移动设备设计,在320×320分辨率下于COCO数据集上达到23.8 AP。
  • [2025.03.12] Object365预训练模型DEIM-D-FINE-X发布,微调24个COCO周期后,AP达到59.5%。
  • [2025.03.05] Nano DEIM模型发布。
  • [2025.02.27] DEIM论文已被CVPR 2025接收。感谢所有合作者。
  • [2024.12.26] 对密集O2O进行了更高效的实现,加载速度提升了近30%(详情请参阅拉取请求)。非常感谢我的同事Longfei Liu
  • [2024.12.03] 发布DEIM系列。此外,本仓库还支持D-FINERT-DETR的重新实现。

目录

1. 模型库

DEIM-D-FINE

模型 数据集 APD-FINE APDEIM 参数量 延迟 GFLOPs 配置文件 检查点
N COCO 42.8 43.0 4M 2.12ms 7 yml ckpt
S COCO 48.7 49.0 10M 3.49ms 25 yml ckpt
M COCO 52.3 52.7 19M 5.62ms 57 yml ckpt
L COCO 54.0 54.7 31M 8.07ms 91 yml ckpt
X COCO 55.8 56.5 62M 12.89ms 202 yml ckpt

DEIM-RT-DETRv2

模型 数据集 APRT-DETRv2 APDEIM 参数量 延迟 GFLOPs 配置文件 检查点
S COCO 47.9 49.0 20M 4.59ms 60 yml ckpt
M COCO 49.9 50.9 31M 6.40ms 92 yml ckpt
M* COCO 51.9 53.2 33M 6.90ms 100 yml ckpt
L COCO 53.4 54.3 42M 9.15ms 136 yml ckpt
X COCO 54.3 55.5 76M 13.66ms 259 yml ckpt

2. 快速入门

环境搭建

conda create -n deim python=3.11.9
conda activate deim
pip install -r requirements.txt

数据准备

COCO2017 数据集
  1. OpenDataLabCOCO 下载 COCO2017 数据集。

  2. 修改 coco_detection.yml 中的路径:

    train_dataloader:
        img_folder: /data/COCO2017/train2017/
        ann_file: /data/COCO2017/annotations/instances_train2017.json
    val_dataloader:
        img_folder: /data/COCO2017/val2017/
        ann_file: /data/COCO2017/annotations/instances_val2017.json
    
自定义数据集

要在你的自定义数据集上进行训练,你需要将其组织成 COCO 格式。请按照以下步骤准备你的数据集:

  1. remap_mscoco_category 设置为 False:

    这可以防止类别 ID 自动重新映射以匹配 MSCOCO 类别。

    remap_mscoco_category: False
    
  2. 组织图像:

    按照以下目录结构组织你的数据集:

    dataset/
    ├── images/
    │   ├── train/
    │   │   ├── image1.jpg
    │   │   ├── image2.jpg
    │   │   └── ...
    │   ├── val/
    │   │   ├── image1.jpg
    │   │   ├── image2.jpg
    │   │   └── ...
    └── annotations/
        ├── instances_train.json
        ├── instances_val.json
        └── ...
    
    • images/train/: 包含所有训练图像。
    • images/val/: 包含所有验证图像。
    • annotations/: 包含 COCO 格式的标注文件。
  3. 将标注转换为 COCO 格式:

    如果你的标注还不是 COCO 格式,你需要将其转换。你可以使用以下 Python 脚本作为参考,或者利用现有的工具:

    import json
    
    def convert_to_coco(input_annotations, output_annotations):
        # 在这里实现转换逻辑
        pass
    
    if __name__ == "__main__":
        convert_to_coco('path/to/your_annotations.json', 'dataset/annotations/instances_train.json')
    
  4. 更新配置文件:

    修改你的 custom_detection.yml

    task: detection
    
    evaluator:
      type: CocoEvaluator
      iou_types: ['bbox', ]
    
    num_classes: 777 # 你的数据集类别数
    remap_mscoco_category: False
    
    train_dataloader:
      type: DataLoader
      dataset:
        type: CocoDetection
        img_folder: /data/yourdataset/train
        ann_file: /data/yourdataset/train/train.json
        return_masks: False
        transforms:
          type: Compose
          ops: ~
      shuffle: True
      num_workers: 4
      drop_last: True
      collate_fn:
        type: BatchImageCollateFunction
    
    val_dataloader:
      type: DataLoader
      dataset:
        type: CocoDetection
        img_folder: /data/yourdataset/val
        ann_file: /data/yourdataset/val/ann.json
        return_masks: False
        transforms:
          type: Compose
          ops: ~
      shuffle: False
      num_workers: 4
      drop_last: False
      collate_fn:
        type: BatchImageCollateFunction
    

3. 使用方法

COCO2017
  1. 训练
CUDA_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3 torchrun --master_port=7777 --nproc_per_node=4 train.py -c configs/deim_dfine/deim_hgnetv2_${model}_coco.yml --use-amp --seed=0
  1. 测试
CUDA_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3 torchrun --master_port=7777 --nproc_per_node=4 train.py -c configs/deim_dfine/deim_hgnetv2_${model}_coco.yml --test-only -r model.pth
  1. 调参
CUDA_VISIBLE_DEVICES=0,1,2,3 torchrun --master_port=7777 --nproc_per_node=4 train.py -c configs/deim_dfine/deim_hgnetv2_${model}_coco.yml --use-amp --seed=0 -t model.pth
自定义批量大小

例如,如果您希望在 COCO2017 数据集上训练 D-FINE-L 时将总批量大小增加一倍,可以按照以下步骤操作:

  1. 修改 dataloader.yml,将 total_batch_size 增大:

    train_dataloader:
        total_batch_size: 64  # 原本是 32,现在加倍
    
  2. 修改 deim_hgnetv2_l_coco.yml。以下是关键参数的调整方式:

    optimizer:
    type: AdamW
    params:
        -
        params: '^(?=.*backbone)(?!.*norm|bn).*$'
        lr: 0.000025  # 加倍,遵循线性缩放法则
        -
        params: '^(?=.*(?:encoder|decoder))(?=.*(?:norm|bn)).*$'
        weight_decay: 0.
    
    lr: 0.0005  # 加倍,遵循线性缩放法则
    betas: [0.9, 0.999]
    weight_decay: 0.0001  # 需要进行网格搜索
    
    ema:  # 添加 EMA 设置
        decay: 0.9998  # 根据公式 1 - (1 - decay) * 2 进行调整
        warmups: 500  # 减半
    
    lr_warmup_scheduler:
        warmup_duration: 250  # 减半
    
自定义输入尺寸

如果您希望在 COCO2017 数据集上以 320x320 的输入尺寸训练 DEIM,请按照以下步骤操作:

  1. 修改 dataloader.yml

    
    train_dataloader:
    dataset:
        transforms:
            ops:
                - {type: Resize, size: [320, 320], }
    collate_fn:
        base_size: 320
    dataset:
        transforms:
            ops:
                - {type: Resize, size: [320, 320], }
    
  2. 修改 dfine_hgnetv2.yml

    eval_spatial_size: [320, 320]
    

4. 工具

部署
  1. 环境准备
pip install onnx onnxsim
  1. 导出 onnx
python tools/deployment/export_onnx.py --check -c configs/deim_dfine/deim_hgnetv2_${model}_coco.yml -r model.pth
  1. 导出 tensorrt
trtexec --onnx="model.onnx" --saveEngine="model.engine" --fp16
推理(可视化)
  1. 环境准备
pip install -r tools/inference/requirements.txt
  1. 推理(onnxruntime / tensorrt / torch)

现已支持对图像和视频进行推理。

python tools/inference/onnx_inf.py --onnx model.onnx --input image.jpg  # video.mp4
python tools/inference/trt_inf.py --trt model.engine --input image.jpg
python tools/inference/torch_inf.py -c configs/deim_dfine/deim_hgnetv2_${model}_coco.yml -r model.pth --input image.jpg --device cuda:0
基准测试
  1. 环境准备
pip install -r tools/benchmark/requirements.txt
  1. 模型 FLOPs、MACs 和参数量
python tools/benchmark/get_info.py -c configs/deim_dfine/deim_hgnetv2_${model}_coco.yml
  1. TensorRT 延迟
python tools/benchmark/trt_benchmark.py --COCO_dir path/to/COCO2017 --engine_dir model.engine
Fiftyone 可视化
  1. 环境准备
pip install fiftyone
  1. Voxel51 Fiftyone 可视化(fiftyone
python tools/visualization/fiftyone_vis.py -c configs/deim_dfine/deim_hgnetv2_${model}_coco.yml -r model.pth
其他
  1. 自动恢复训练
bash reference/safe_training.sh
  1. 模型权重转换
python reference/convert_weight.py model.pth

5. 引用

如果您在工作中使用了 DEIM 或其相关方法,请引用以下 BibTeX 条目:

bibtex
@misc{huang2024deim,
      title={DEIM: DETR with Improved Matching for Fast Convergence},
      author={Shihua, Huang and Zhichao, Lu and Xiaodong, Cun and Yongjun, Yu and Xiao, Zhou and Xi, Shen},
      booktitle={Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition},
      year={2025},
}

6. 致谢

我们的工作基于 D-FINERT-DETR

✨ 欢迎贡献代码,如有任何问题,欢迎随时联系! ✨

常见问题

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