自行設計基礎分類網絡的幾點思考

1、卷積不一定只在同一組中進行---Group convolution

優點:可以有效的減少網絡的參數(參考AlexNet和Shuffle Net)

2、卷積核不一定越大越好

之前的觀念是,卷積核尺度越大,則感受野越大,看到的圖片信息越多,因此獲得的特徵越好。但是大的卷積核會導致計算量的暴增,不利於模型深度的增加,計算性能也會降低。在VGG(最早使用)、Inception網絡中,利用2個3×3卷積核的組合比1個5×5卷積核的效果更佳,同時參數量(3×3×2+1 VS 5×5×1+1)被降低,因此採用3×3卷積核是更好的選擇。

3、每層卷積層可以採用多種尺度卷積核的組合

傳統的層疊式網絡,基本上都是卷積層的堆疊,每層只用一個尺寸的卷積核,例如VGG結構中使用了大量的3×3卷積層。事實上,同一層feature map可以分別使用多個不同尺寸的卷積核,以獲得不同尺度的特徵,再把這些特徵結合起來,得到的特徵往往比使用單一卷積核的要好,Inception系列的網絡,就使用了多個卷積核的結構,證明了該結構的有效性。

自行設計基礎分類網絡的幾點思考

4、如何減少卷積層參數量—Bottleneck

如果僅僅引入多個尺寸的卷積核,會帶來大量的額外的參數,為了解決這個問題,引入1×1的卷積核。

自行設計基礎分類網絡的幾點思考

5、對於深層網絡,引入ResNet/DenseNet殘差結構

當層數加深時,網絡的表現越來越差,很大程度上的原因是因為當層數加深時,梯度消散得越來越嚴重,以至於反向傳播很難訓練到淺層的網絡。而skip connection可以有效的解決。

自行設計基礎分類網絡的幾點思考

6、卷積操作必須同時考慮特徵通道和區域嗎?---DepthWise操作(MobileNet)

自行設計基礎分類網絡的幾點思考

(a)

自行設計基礎分類網絡的幾點思考

(b)

標準的卷積過程如左上圖,一個2×2的卷積核在卷積時,對應圖像區域中的所有通道均被同時考慮,問題在於,為什麼一定要同時考慮圖像區域和通道?我們為什麼不能把通道和空間區域分開考慮?

Xception和上述介紹的MobileNet就是給予上述的問題進行了改進,提出了DepthWise connection(簡稱DW)。一個depthwise操作比標準的卷積操作降低不少的參數量,同時相關論文中指出這個模型得到了更好的分類效果。

7、卷積網絡中的特徵通道不一定都是平等的—---SENet

自行設計基礎分類網絡的幾點思考

無論是在VGG16、Inception、DenseNet或者ShuffleNet裡面,我們對所有通道產生的特徵都是不分權重直接結合的,那為什麼要認為所有通道的特徵對模型的作用就是相等的呢?ImageNet2017 冠軍SENet的出現,證明了不同的特徵不一定是平等的(有點類似注意力機制)。

8、讓固定大小的卷積核有更大的感受野-----dilated convolution

在設計網絡時候,可以考慮引入空洞卷積,如RFBNet根據人類的視覺特點設計了擁有不同尺度的空洞卷積的組合。


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