YOLO11改进 | 卷积模块 | 轻量化GSConv替换普通的conv

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专栏适合人群:

  • 对目标检测、YOLO系列网络有深厚兴趣的同学

  • 希望在用YOLO算法写论文的同学

  • 对YOLO算法感兴趣的同学等


目标检测是计算机视觉中一项重要的下游任务。对于边缘计算平台而言,庞大的模型难以满足实时检测的需求。而由大量深度可分离卷积层构建的轻量级模型又无法达到足够的精度。本文介绍了一种新的轻量级卷积技术 GSConv,旨在减轻模型负担的同时保持精度。GSConv 在模型的精度和速度之间取得了出色的平衡。文章在介绍主要的原理后,将手把手教学如何进行模块的代码添加和修改,并将修改后的完整代码放在文章的最后,方便大家一键运行,小白也可轻松上手实践。以帮助您更好地学习深度学习目标检测YOLO系列的挑战。

专栏地址:YOLO11入门 + 改进涨点——点击即可跳转 欢迎订阅

目录

1. 论文

2. 代码实现

2.1 添加GSConv到YOLO11代码中

2.2 更改init.py文件

2.3 新增yaml文件

2.4 在task.py中进行注册

2.5 执行程序

3.修改后的网络结构图

4. 完整代码分享

5. GFLOPs

6. 进阶

7.总结


1. 论文

论文地址:Slim-neck by GSConv: A better design paradigm of detector architectures for autonomous vehicles——点击即可跳转

官方代码:官方代码仓库——点击即可跳转

2. 代码实现

2.1 添加GSConv到YOLO11代码中

关键步骤一:在/ultralytics/ultralytics/nn/modules/下面新建GSConv.py,并将下面的代码复制进去,

import torch
from torch import nndef autopad(k, p=None):  # kernel, padding# Pad to 'same'if p is None:p = k // 2 if isinstance(k, int) else [x // 2 for x in k]  # auto-padreturn pclass Conv(nn.Module):# Standard convolutiondef __init__(self, c1, c2, k=1, s=1, p=None, g=1, act=True):  # ch_in, ch_out, kernel, stride, padding, groupssuper().__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):return self.act(self.bn(self.conv(x)))def forward_fuse(self, x):return self.act(self.conv(x))class GSConv(nn.Module):# GSConv https://github.com/AlanLi1997/slim-neck-by-gsconvdef __init__(self, c1, c2, k=1, s=1, g=1, act=True):super().__init__()c_ = c2 // 2self.cv1 = Conv(c1, c_, k, s, None, g, act)self.cv2 = Conv(c_, c_, 5, 1, None, c_ , act)def forward(self, x):x1 = self.cv1(x)x2 = torch.cat((x1, self.cv2(x1)), 1)# shuffle# y = x2.reshape(x2.shape[0], 2, x2.shape[1] // 2, x2.shape[2], x2.shape[3])# y = y.permute(0, 2, 1, 3, 4)# return y.reshape(y.shape[0], -1, y.shape[3], y.shape[4])b, n, h, w = x2.data.size()b_n = b * n // 2y = x2.reshape(b_n, 2, h * w)y = y.permute(1, 0, 2)y = y.reshape(2, -1, n // 2, h, w)return torch.cat((y[0], y[1]), 1)

2.2 更改init.py文件

关键步骤二:修改/ultralytics/ultralytics/nn/modules文件夹下的__init__.py文件,先导入函数

然后在下面的__all__中声明函数

2.3 新增yaml文件

关键步骤三:在 \ultralytics\ultralytics\cfg\models\11下新建文件 yolo11_GS.yaml并将下面代码复制进去

  •  目标检测
# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license
# YOLO11 object detection model with P3-P5 outputs. For Usage examples see https://docs.ultralytics.com/tasks/detect# Parameters
nc: 80 # number of classes
scales: # model compound scaling constants, i.e. 'model=yolo11n.yaml' will call yolo11.yaml with scale 'n'# [depth, width, max_channels]n: [0.50, 0.25, 1024] # summary: 319 layers, 2624080 parameters, 2624064 gradients, 6.6 GFLOPss: [0.50, 0.50, 1024] # summary: 319 layers, 9458752 parameters, 9458736 gradients, 21.7 GFLOPsm: [0.50, 1.00, 512] # summary: 409 layers, 20114688 parameters, 20114672 gradients, 68.5 GFLOPsl: [1.00, 1.00, 512] # summary: 631 layers, 25372160 parameters, 25372144 gradients, 87.6 GFLOPsx: [1.00, 1.50, 512] # summary: 631 layers, 56966176 parameters, 56966160 gradients, 196.0 GFLOPs# YOLO11n backbone
backbone:# [from, repeats, module, args]- [-1, 1, GSConv, [64, 3, 2]] # 0-P1/2- [-1, 1, GSConv, [128, 3, 2]] # 1-P2/4- [-1, 2, C3k2, [256, False, 0.25]]- [-1, 1, GSConv, [256, 3, 2]] # 3-P3/8- [-1, 2, C3k2, [512, False, 0.25]]- [-1, 1, GSConv, [512, 3, 2]] # 5-P4/16- [-1, 2, C3k2, [512, True]]- [-1, 1, GSConv, [1024, 3, 2]] # 7-P5/32- [-1, 2, C3k2, [1024, True]]- [-1, 1, SPPF, [1024, 5]] # 9- [-1, 2, C2PSA, [1024]] # 10# YOLO11n head
head:- [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, "nearest"]]- [[-1, 6], 1, Concat, [1]] # cat backbone P4- [-1, 2, C3k2, [512, False]] # 13- [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, "nearest"]]- [[-1, 4], 1, Concat, [1]] # cat backbone P3- [-1, 2, C3k2, [256, False]] # 16 (P3/8-small)- [-1, 1, GSConv, [256, 3, 2]]- [[-1, 13], 1, Concat, [1]] # cat head P4- [-1, 2, C3k2, [512, False]] # 19 (P4/16-medium)- [-1, 1, GSConv, [512, 3, 2]]- [[-1, 10], 1, Concat, [1]] # cat head P5- [-1, 2, C3k2, [1024, True]] # 22 (P5/32-large)- [[16, 19, 22], 1, Detect, [nc]] # Detect(P3, P4, P5)
  • 语义分割
# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license
# YOLO11 object detection model with P3-P5 outputs. For Usage examples see https://docs.ultralytics.com/tasks/detect# Parameters
nc: 80 # number of classes
scales: # model compound scaling constants, i.e. 'model=yolo11n.yaml' will call yolo11.yaml with scale 'n'# [depth, width, max_channels]n: [0.50, 0.25, 1024] # summary: 319 layers, 2624080 parameters, 2624064 gradients, 6.6 GFLOPss: [0.50, 0.50, 1024] # summary: 319 layers, 9458752 parameters, 9458736 gradients, 21.7 GFLOPsm: [0.50, 1.00, 512] # summary: 409 layers, 20114688 parameters, 20114672 gradients, 68.5 GFLOPsl: [1.00, 1.00, 512] # summary: 631 layers, 25372160 parameters, 25372144 gradients, 87.6 GFLOPsx: [1.00, 1.50, 512] # summary: 631 layers, 56966176 parameters, 56966160 gradients, 196.0 GFLOPs# YOLO11n backbone
backbone:# [from, repeats, module, args]- [-1, 1, GSConv, [64, 3, 2]] # 0-P1/2- [-1, 1, GSConv, [128, 3, 2]] # 1-P2/4- [-1, 2, C3k2, [256, False, 0.25]]- [-1, 1, GSConv, [256, 3, 2]] # 3-P3/8- [-1, 2, C3k2, [512, False, 0.25]]- [-1, 1, GSConv, [512, 3, 2]] # 5-P4/16- [-1, 2, C3k2, [512, True]]- [-1, 1, GSConv, [1024, 3, 2]] # 7-P5/32- [-1, 2, C3k2, [1024, True]]- [-1, 1, SPPF, [1024, 5]] # 9- [-1, 2, C2PSA, [1024]] # 10# YOLO11n head
head:- [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, "nearest"]]- [[-1, 6], 1, Concat, [1]] # cat backbone P4- [-1, 2, C3k2, [512, False]] # 13- [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, "nearest"]]- [[-1, 4], 1, Concat, [1]] # cat backbone P3- [-1, 2, C3k2, [256, False]] # 16 (P3/8-small)- [-1, 1, GSConv, [256, 3, 2]]- [[-1, 13], 1, Concat, [1]] # cat head P4- [-1, 2, C3k2, [512, False]] # 19 (P4/16-medium)- [-1, 1, GSConv, [512, 3, 2]]- [[-1, 10], 1, Concat, [1]] # cat head P5- [-1, 2, C3k2, [1024, True]] # 22 (P5/32-large)- [[16, 19, 22], 1, Segment, [nc, 32, 256]] # Detect(P3, P4, P5)
  • 旋转目标检测 
# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license
# YOLO11 object detection model with P3-P5 outputs. For Usage examples see https://docs.ultralytics.com/tasks/detect# Parameters
nc: 80 # number of classes
scales: # model compound scaling constants, i.e. 'model=yolo11n.yaml' will call yolo11.yaml with scale 'n'# [depth, width, max_channels]n: [0.50, 0.25, 1024] # summary: 319 layers, 2624080 parameters, 2624064 gradients, 6.6 GFLOPss: [0.50, 0.50, 1024] # summary: 319 layers, 9458752 parameters, 9458736 gradients, 21.7 GFLOPsm: [0.50, 1.00, 512] # summary: 409 layers, 20114688 parameters, 20114672 gradients, 68.5 GFLOPsl: [1.00, 1.00, 512] # summary: 631 layers, 25372160 parameters, 25372144 gradients, 87.6 GFLOPsx: [1.00, 1.50, 512] # summary: 631 layers, 56966176 parameters, 56966160 gradients, 196.0 GFLOPs# YOLO11n backbone
backbone:# [from, repeats, module, args]- [-1, 1, GSConv, [64, 3, 2]] # 0-P1/2- [-1, 1, GSConv, [128, 3, 2]] # 1-P2/4- [-1, 2, C3k2, [256, False, 0.25]]- [-1, 1, GSConv, [256, 3, 2]] # 3-P3/8- [-1, 2, C3k2, [512, False, 0.25]]- [-1, 1, GSConv, [512, 3, 2]] # 5-P4/16- [-1, 2, C3k2, [512, True]]- [-1, 1, GSConv, [1024, 3, 2]] # 7-P5/32- [-1, 2, C3k2, [1024, True]]- [-1, 1, SPPF, [1024, 5]] # 9- [-1, 2, C2PSA, [1024]] # 10# YOLO11n head
head:- [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, "nearest"]]- [[-1, 6], 1, Concat, [1]] # cat backbone P4- [-1, 2, C3k2, [512, False]] # 13- [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, "nearest"]]- [[-1, 4], 1, Concat, [1]] # cat backbone P3- [-1, 2, C3k2, [256, False]] # 16 (P3/8-small)- [-1, 1, GSConv, [256, 3, 2]]- [[-1, 13], 1, Concat, [1]] # cat head P4- [-1, 2, C3k2, [512, False]] # 19 (P4/16-medium)- [-1, 1, GSConv, [512, 3, 2]]- [[-1, 10], 1, Concat, [1]] # cat head P5- [-1, 2, C3k2, [1024, True]] # 22 (P5/32-large)- [[16, 19, 22], 1,  OBB, [nc, 1]] # Detect(P3, P4, P5)

温馨提示:本文只是对yolo11基础上添加模块,如果要对yolo11n/l/m/x进行添加则只需要指定对应的depth_multiple 和 width_multiple。


# YOLO11n
depth_multiple: 0.50  # model depth multiple
width_multiple: 0.25  # layer channel multiple
max_channel:1024# YOLO11s
depth_multiple: 0.50  # model depth multiple
width_multiple: 0.50  # layer channel multiple
max_channel:1024# YOLO11m
depth_multiple: 0.50  # model depth multiple
width_multiple: 1.00  # layer channel multiple
max_channel:512# YOLO11l 
depth_multiple: 1.00  # model depth multiple
width_multiple: 1.00  # layer channel multiple
max_channel:512 # YOLO11x
depth_multiple: 1.00  # model depth multiple
width_multiple: 1.50 # layer channel multiple
max_channel:512

2.4 在task.py中进行注册

关键步骤四:在task.py的parse_model函数中进行注册

先在task.py导入函数

然后在task.py文件下找到parse_model这个函数,如下图,添加GSconv

2.5 执行程序

在train.py中,将model的参数路径设置为yolo11_GSConv.yaml的路径

建议大家写绝对路径,确保一定能找到

from ultralytics import YOLO
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')
from pathlib import Pathif __name__ == '__main__':# 加载模型model = YOLO("ultralytics/cfg/11/yolo11.yaml")  # 你要选择的模型yaml文件地址# Use the modelresults = model.train(data=r"你的数据集的yaml文件地址",epochs=100, batch=16, imgsz=640, workers=4, name=Path(model.cfg).stem)  # 训练模型

报错解决:

若报错内容如下

    self.conv = nn.Conv2d(c1, c2, k, s, autopad(k, p, d), groups=g, dilation=d, bias=False)
TypeError: autopad() takes from 1 to 2 positional arguments but 3 were given

则在Conv.py中找打Conv这个类换成下面的代码

class Conv(nn.Module):"""Standard convolution with args(ch_in, ch_out, kernel, stride, padding, groups, dilation, activation)."""default_act = nn.SiLU()  # default activationdef __init__(self, c1, c2, k=1, s=1, p=None, g=1, d=1, act=True):"""Initialize Conv layer with given arguments including activation."""super().__init__()self.conv = nn.Conv2d(c1, c2, k, s, autopad(k, p), groups=g, dilation=d, bias=False)self.bn = nn.BatchNorm2d(c2)self.act = self.default_act if act is True else act if isinstance(act, nn.Module) else nn.Identity()def forward(self, x):"""Apply convolution, batch normalization and activation to input tensor."""return self.act(self.bn(self.conv(x)))def forward_fuse(self, x):"""Perform transposed convolution of 2D data."""return self.act(self.conv(x))

 🚀运行程序,如果出现下面的内容则说明添加成功🚀  

                   from  n    params  module                                       arguments0                  -1  1       448  ultralytics.nn.modules.conv.GSConv           [3, 16, 3, 2]1                  -1  1      2768  ultralytics.nn.modules.conv.GSConv           [16, 32, 3, 2]2                  -1  1      6640  ultralytics.nn.modules.block.C3k2            [32, 64, 1, False, 0.25]3                  -1  1     19360  ultralytics.nn.modules.conv.GSConv           [64, 64, 3, 2]4                  -1  1     26080  ultralytics.nn.modules.block.C3k2            [64, 128, 1, False, 0.25]5                  -1  1     75584  ultralytics.nn.modules.conv.GSConv           [128, 128, 3, 2]6                  -1  1     87040  ultralytics.nn.modules.block.C3k2            [128, 128, 1, True]7                  -1  1    151168  ultralytics.nn.modules.conv.GSConv           [128, 256, 3, 2]8                  -1  1    346112  ultralytics.nn.modules.block.C3k2            [256, 256, 1, True]9                  -1  1    164608  ultralytics.nn.modules.block.SPPF            [256, 256, 5]10                  -1  1    249728  ultralytics.nn.modules.block.C2PSA           [256, 256, 1]11                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']12             [-1, 6]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]13                  -1  1    111296  ultralytics.nn.modules.block.C3k2            [384, 128, 1, False]14                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']15             [-1, 4]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]16                  -1  1     32096  ultralytics.nn.modules.block.C3k2            [256, 64, 1, False]17                  -1  1     19360  ultralytics.nn.modules.conv.GSConv           [64, 64, 3, 2]18            [-1, 13]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]19                  -1  1     86720  ultralytics.nn.modules.block.C3k2            [192, 128, 1, False]20                  -1  1     75584  ultralytics.nn.modules.conv.GSConv           [128, 128, 3, 2]21            [-1, 10]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]22                  -1  1    378880  ultralytics.nn.modules.block.C3k2            [384, 256, 1, True]23        [16, 19, 22]  1    464912  ultralytics.nn.modules.head.Detect           [80, [64, 128, 256]]
YOLO11_GSConv summary: 425 layers, 2,298,384 parameters, 2,298,368 gradients, 5.8 GFLOPs

3.修改后的网络结构图

4. 完整代码分享

这个后期补充吧~,先按照步骤来即可

5. GFLOPs

关于GFLOPs的计算方式可以查看百面算法工程师 | 卷积基础知识——Convolution

未改进的YOLO11n GFLOPs

改进后的GFLOPs 

6. 进阶

可以与其他的注意力机制或者损失函数等结合,进一步提升检测效果

7.总结

通过以上的改进方法,我们成功提升了模型的表现。这只是一个开始,未来还有更多优化和技术深挖的空间。在这里,我想隆重向大家推荐我的专栏——《YOLO11改进有效涨点》。这个专栏专注于前沿的深度学习技术,特别是目标检测领域的最新进展,不仅包含对YOLO11的深入解析和改进策略,还会定期更新来自各大顶会(如CVPR、NeurIPS等)的论文复现和实战分享。

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  1. 前沿技术解读:专栏不仅限于YOLO系列的改进,还会涵盖各类主流与新兴网络的最新研究成果,帮助你紧跟技术潮流。

  2. 详尽的实践分享:所有内容实践性也极强。每次更新都会附带代码和具体的改进步骤,保证每位读者都能迅速上手。

  3. 问题互动与答疑:订阅我的专栏后,你将可以随时向我提问,获取及时的答疑

  4. 实时更新,紧跟行业动态:不定期发布来自全球顶会的最新研究方向和复现实验报告,让你时刻走在技术前沿。

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  • 对目标检测、YOLO系列网络有深厚兴趣的同学

  • 希望在用YOLO算法写论文的同学

  • 对YOLO算法感兴趣的同学等

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【可视化大屏】中间部分的数字和地图

中间部分分为上面数字部分和下面地图两大部分 上面的数字又分为上面数字下面文字&#xff0c;数字部分是ul中包含两个li&#xff0c;采用flex布局&#xff0c;使两个li在同一行 <!-- 中间部分 --><div class"column"><div class"no">&l…

【第三版 系统集成项目管理工程师】第15章 组织保障

持续更新。。。。。。。。。。。。。。。 【第三版】第十五章 组织保障 15.1信息和文档管理15.1.1 信息和文档1.信息系统信息-P5462.信息系统文档-P546 15.1.2 信息(文档)管理规则和方法1.信息(文档)编制规范-P5472.信息(文档)定级保护-P5483.信息(文档)配置管理-P549练习 15.…

etcd 快速入门

简介 随着go与kubernetes的大热&#xff0c;etcd作为一个基于go编写的分布式键值存储&#xff0c;逐渐为开发者所熟知&#xff0c;尤其是其还作为kubernetes的数据存储仓库&#xff0c;更是引起广泛专注。 本文我们就来聊一聊etcd到底是什么及其工作机制。 首先&#xff0c;…

【智能算法应用】蒲公英优化算法求解二维路径规划问题

摘要 在二维路径规划问题中&#xff0c;通常需要在不规则的障碍物环境中找到一条从起点到终点的最优路径。本文应用蒲公英优化算法&#xff08;DOA&#xff09;进行路径规划&#xff0c;其能够有效避开障碍物并找到最短路径。通过实验验证&#xff0c;DOA具有收敛速度快、全局…

VGG原理与实战

VGG网络结构 这也更好的块状结构,256个卷积核 卷积就是我们的一个特征图啊往往都会缩小 &#xff0c;然后的话但它通道不会变.卷积一般是使用我们的通道C变大,磁化但是它的通道就是我们那个H和W一般都会变小.下采样的意思就是使分辨率变小 vgg—block内的卷积层都是同结构的意…

Kubernetes资源详解

华子目录 1.Kubernetes中的资源1.1资源管理介绍1.2资源管理方式1.2.1命令式对象管理1.2.2kubectl常见command命令1.2.3资源类型1.2.4常用资源类型 基本命令示例运行和调试命令示例高级命令示例总结 其他命令示例 1.Kubernetes中的资源 1.1资源管理介绍 在kubernetes中&#xf…

Nacos理论知识+应用案例+高级特性剖析

一、理论知识 Nacos功能 Nacos常用于注册中心、配置中心 Nacos关键特性 1、服务发现和服务健康监测 nacos作为服务注册中心可用于服务发现,并支持传输层&#xff08;TCP&#xff09;和应用层(HTTP&#xff09;的健康检查&#xff0c;并提供了agent上报和nacos server端主动…

Transformer架构概述(二)

目录 1. Transformer架构概述 1.1 《Attention is All You Need》论文概述 1.2 Transformer的模块组成 1.3 Encoder 和 Decoder 的区别与联系 2. Transformer的并行计算效率相对于RNN的提升 2.1 RNN中的顺序处理问题 2.2 Transformer中的并行化优势 3. Self-Attention机…

Pikachu-PHP反序列化

从后端代码可以看出&#xff0c;拿到序列化后的字符串&#xff0c;直接做反序列化&#xff1b;并且在前端做了展示&#xff1b; 如果虚拟化后的字符串&#xff0c;包含alert 内容&#xff0c;反序列化后&#xff0c;就会弹出窗口 O:1:"S":1:{s:4:"test";s…

OpenJudge | 置换选择排序

总时间限制: 1000ms 内存限制: 65536kB 描述 给定初始整数顺串&#xff0c;以及大小固定并且初始元素已知的二叉最小堆&#xff08;为完全二叉树或类似完全二叉树&#xff0c;且父元素键值总小于等于任何一个子结点的键值&#xff09;&#xff0c;要求利用堆实现置换选择排序&a…

Gralloc图形缓冲的分配过程

广告 首先帮我朋友打个广告 我们一起在运营一个视频号 感兴趣的可以帮忙点击右边这个小铃铛 铃铛 序 其实越往底下走在很多人嘴里就会变得很玄乎&#xff0c;变得不可思议&#xff0c;这里的gralloc就是一个native service&#xff0c;只是分装了一些调用接口&#xff0c;上…

Pikachu-目录遍历

目录遍历&#xff0c;跟不安全文件上传下载有差不多&#xff1b; 访问 jarheads.php 、truman.php 都是通过 get 请求&#xff0c;往title 参数传参&#xff1b; 在后台&#xff0c;可以看到 jarheads.php 、truman.php所在目录&#xff1a; /var/www/html/vul/dir/soup 图片…

传感器模块编程实践(二)W5500 SPI转以太网模块简介及驱动源码

文章目录 一.概要二.W5500芯片介绍W5500通讯协议介绍 三.W5500模块介绍四.W5500模块原理图五.W5500以太网模通讯实验六.CubeMX工程源代码下载七.小结 一.概要 我们介绍过单片机的以太网系统一般是由&#xff1a;单片机MACPHYRJ45。有些单片机比如STM32F407VET6芯片内部自带MAC…

windows下载Redis

1.下载地址 Releases tporadowski/redis GitHub 下载后&#xff0c;将压缩包解压到你的文件夹即可。&#xff08;此时&#xff0c;redis已经完成安装&#xff09; 2.使用 2.1双击redis.server.exe即可启动&#xff08;启动redis服务端&#xff09;&#xff08;或者在当前目…

超声波清洗机什么牌子值得入手?推荐四款入手不亏的眼镜清洗机

在当今这个注重细节完美的时代&#xff0c;超声波清洗机凭借其卓越的清洁效率、深层渗透力及细腻的清洗效果&#xff0c;迅速赢得了家庭与专业场景的青睐。无论是精细的珠宝、眼镜框&#xff0c;还是金属装饰品、电子设备乃至医疗器具&#xff0c;超声波技术都能精准祛除隐秘处…