//www.zhuanzhi.ai/paper/cc9fa0af60aee58e256bce07f15065a0
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本文是新加坡國立大學Qinbin Hou&Jiashi Feng等人在注意力機制方面的一次探索,針對如何有效提升移動網絡的卷積特征表達能力,以及通道注意力(如SE)機制能夠有效建模通道間相關性但忽視了位置信息的問題,提出了一種的新穎的注意力機制:Coordinate Attention。
Coordinate Attention通過水平與垂直方向注意力圖捕獲特征的遠程依賴關系,而且水平與垂直注意力還可以有效保持精確的位置信息。所提注意力集中的精確位置信息無論對于分類,還是檢測與分割而言都是一種非常重要的性能,因而所提注意力機制在圖像分類、目標檢測以及語義分割方面均取得了顯著的性能提升,尤其需要注意的是,所提注意力尤其適合于語義分割等稠密預測任務
移動網絡設計的近期研究表明:通道注意力(如Squeeze-and-Excitation)機制對于提升模型性能極為有效,但是忽略了位置信息,這對于生成空間選擇注意力圖非常重要。
針對通道注意力機制存在的上述問題,我們提出了一種用于移動網絡的新穎注意力機制:它將位置信息嵌入到通道注意力中,我們將其稱之為Coordinate Attention。不同于通道注意力將特征張量通過GAP轉換為特征向量,坐標注意力將通道注意力拆分為兩個1D特征編碼過程,分別沿著兩個空間方向集成特征。
通過這種處理,遠程相關性可以通過空間方向捕獲,于此同時,精確的位置信息可以通過另一個空間方向得以保持。所得到的特征圖分辨編碼為成對的方向相關注意力圖與通道注意力圖(兩者具有互補性),并用于增強輸入特征以增廣目標的表達能力。
所提坐標注意力機制極為簡單,可以靈活嵌入到現有移動網絡(比如MobileNetV2, MobileN2Xt, EfficientNet)中,且幾乎不會導致額外的計算負載。
我們通過實驗證實:坐標注意力不僅有助于ImageNet分類,在下游任務(比如目標檢測、語義分割)上表達更佳。下圖給出了所提注意力與SE/CBAM在不同任務上的性能對比。
Mobile Network設計的最新研究成果表明,通道注意力(例如,SE注意力)對于提升模型性能具有顯著效果,但它們通常會忽略位置信息,而位置信息對于生成空間選擇性attention maps是非常重要。
因此在本文中,作者通過將位置信息嵌入到通道注意力中提出了一種新穎的移動網絡注意力機制,將其稱為“Coordinate Attention”。
與通過2維全局池化將特征張量轉換為單個特征向量的通道注意力不同,coordinate注意力將通道注意力分解為兩個1維特征編碼過程,分別沿2個空間方向聚合特征。這樣,可以沿一個空間方向捕獲遠程依賴關系,同時可以沿另一空間方向保留精確的位置信息。然后將生成的特征圖分別編碼為一對方向感知和位置敏感的attention map,可以將其互補地應用于輸入特征圖,以增強關注對象的表示。
本文所提的Coordinate注意力很簡單,可以靈活地插入到經典的移動網絡中,例如MobileNetV2,MobileNeXt和EfficientNet,而且幾乎沒有計算開銷。大量實驗表明,Coordinate注意力不僅有益于ImageNet分類,而且更有趣的是,它在下游任務(如目標檢測和語義分割)中表現也很好。
盡管主動學習在圖像識別方面取得了長足的進步,但仍然缺乏一種專門適用于目標檢測的示例級的主動學習方法。在本文中,我們提出了多示例主動目標檢測(MI-AOD),通過觀察示例級的不確定性來選擇信息量最大的圖像用于檢測器的訓練。MI-AOD定義了示例不確定性學習模塊,該模塊利用在已標注集上訓練的兩個對抗性示例分類器的差異來預測未標注集的示例不確定性。MI-AOD將未標注的圖像視為示例包,并將圖像中的特征錨視為示例,并通過以多示例學習(MIL)方式對示例重加權的方法來估計圖像的不確定性。反復進行示例不確定性的學習和重加權有助于抑制噪聲高的示例,來縮小示例不確定性和圖像級不確定性之間的差距。實驗證明,MI-AOD為示例級的主動學習設置了堅實的基線。在常用的目標檢測數據集上,MI-AOD和最新方法相比具有明顯的優勢,尤其是在已標注集很小的情況下。
代碼地址為//github.com/yuantn/MI-AOD
本文首次在全卷積目標檢測器上去除了NMS(非極大值抑制)后處理,做到了端到端訓練。我們分析了主流一階段目標檢測方法,并發現傳統的一對多標簽分配策略是這些方法依賴NMS的關鍵,并由此提出了預測感知的一對一標簽分配策略。此外,為了提升一對一標簽分配的性能,我們提出了增強特征表征能力的模塊,和加速模型收斂的輔助損失函數。我們的方法在無NMS的情況下達到了與主流一階段目標檢測方法相當的性能。在密集場景上,我們的方法的召回率超過了依賴NMS的目標檢測方法的理論上限。
本文提出一種新的卷積操作----動態區域注意卷積(DRConv: Dynamic Region-Aware Convolution),該卷積可以根據特征相似度為不同平面區域分配定制的卷積核。這種卷積方式相較于傳統卷積極大地增強了對圖像語義信息多樣性的建模能力。標準卷積層可以增加卷積核的數量以提取更多的視覺元素,但會導致較高的計算成本。DRConv使用可學習的分配器將逐漸增加的卷積核轉移到平面維度,這不僅提高了卷積的表示能力,而且還保持了計算成本和平移不變性。 圖片 DRConv是一種用于處理語義信息分布復雜多變的有效而優雅的方法,它可以以其即插即用特性替代任何現有網絡中的標準卷積,且對于輕量級網絡的性能有顯著提升。本文在各種模型(MobileNet系列,ShuffleNetV2等)和任務(分類,面部識別,檢測和分割)上對DRConv進行了評估,在ImageNet分類中,基于DRConv的ShuffleNetV2-0.5×在46M計算量的水平下可實現67.1%的性能,相對基準提升6.3%。
該工作將度量學中一個重要的屬性“動態范圍”引入到深度度量學習,從而得到一個新的任務叫做“動態度量學習”。我們發現,以往的深度度量其實只蘊含一個刻度,例如僅僅區分人臉、行人是相似還是不相似。這樣的量具無論多精確,在實際使用中都是靈活不足、用途有限的。實際上,我們日常的量具通常具有動態范圍,例如尺子總是有多個刻度(例如1mm、1cm乃至10cm)來測量不同尺度的物體。我們認為,深度度量學習領域已經到了需要引入動態范圍的時候了。因為,視覺概念本身就有著不同的大小,“動物”、“植物”都對應大尺度,而“麋鹿”卻對應相對較小的尺度。在小尺度下,兩只麋鹿可能看上去很不一樣,但是在另一個大尺度下,同樣兩只麋鹿卻應該被認為非常相似。
//www.zhuanzhi.ai/paper/d5394f35aef16fb3a4dca59d68fb1882
一個有效的神經網絡結構性能評估方案是神經網絡結構搜索(NAS)成功的關鍵。現有NAS算法通常在訓練時間有限的小型數據集上訓練和評估神經結構。但這樣一種粗糙的評估方式很難對神經網絡結構進行準確評估。本文提出一種新的神經網絡結構評價方案,旨在確定哪個神經網絡結構的性能更好,而不是精確地預測性能絕對值。因此,我們提出了一個結構相對性能預測NAS (ReNAS)。我們將神經結構編碼為特征張量,并利用預測器進一步細化表示。本方法可用于離散搜索,無需額外評估。在NASBench101數據集上抽樣424個(搜索空間的0.1%)神經架構及其標簽已經足夠學習一個準確的架構性能預測器。在NAS-Bench-101和NAS-Bench-201數據集上,我們搜索的神經結構的準確性高于最新的方法,顯示了本方法的優先性。
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GID提出了一種基于檢測任務的新型蒸餾方法。通過從teacher和studnet中分別提取general instance (GI),并提出GISM模塊自適應選擇差異大的instance進行feature-based、relation-based以及response-based蒸餾。本方法首次將關系型知識蒸餾應用于檢測框架,且將蒸餾目標從獨立考慮的正負樣本蒸餾統一為更本質GI蒸餾,過程中不依賴于GT,且達到SOTA。
自監督學習已被廣泛應用于從未標記圖像中獲取可轉移的表示。特別是,最近的對比學習方法在下游圖像分類任務中表現出了令人印象深刻的性能。這些對比方法主要集中在語義保留變換下的圖像級上生成不變的全局表示,容易忽略局部表示的空間一致性,因此在目標檢測和實例分割等本地化任務的預處理中存在一定的局限性。此外,在現有的對比方法中使用的積極裁剪視圖可以最小化單個圖像中語義不同區域之間的表示距離。
在本文中,我們提出了一種用于多目標和特定位置任務的空間一致表示學習算法(SCRL)。特別地,我們設計了一個新的自監督目標,試圖根據幾何平移和縮放操作產生隨機裁剪局部區域的連貫空間表示。在使用基準數據集的各種下游定位任務上,提出的SCRL顯示了相對于圖像級監督前訓練和最先進的自監督學習方法的顯著性能改進。代碼將會被發布。
我們提出了自監督幾何感知(SGP),這是第一個學習特征描述符進行對應匹配的通用框架,不需要任何真實的幾何模型標簽(例如,相機姿態,剛性轉換)。我們的第一個貢獻是將幾何感知形式化為一個優化問題,在給定大量視覺測量數據(如圖像、點云)的基礎上,聯合優化特征描述符和幾何模型。在這個優化公式下,我們展示了視覺領域的兩個重要的研究流,即魯棒模型擬合和深度特征學習,對應著優化未知變量的一個塊,同時固定另一個塊。這種分析自然引出了我們的第二個貢獻——SGP算法,它執行交替最小化來解決聯合優化。SGP迭代地執行兩個元算法:一個教師對已知的學習特征進行魯棒模型擬合以生成幾何偽標簽,一個學生在偽標簽的嘈雜監督下進行深度特征學習。作為第三個貢獻,我們將SGP應用于大規模真實數據集上的兩個感知問題,即MegaDepth上的相對相機姿態估計和3DMatch上的點云配準。我們證明,SGP達到了最先進的性能,與使用真實標簽訓練的受監督的模型相當。
圖神經網絡(gnn)的優勢在于對結構化數據的拓撲信息進行顯式建模。然而,現有的gnn在獲取層次圖表示方面的能力有限,而層次圖表示在圖形分類中起著重要的作用。本文創新性地提出了層次圖膠囊網絡(HGCN),該網絡可以聯合學習節點嵌入和提取圖的層次結構。具體地說,解糾纏圖膠囊是通過識別每個節點下的異構因素建立的,這樣它們的實例化參數代表同一實體的不同屬性。為了學習層次表示,HGCN通過顯式地考慮部件之間的結構信息,刻畫了低層膠囊(部分)和高層膠囊(整體)之間的部分-整體關系。實驗研究證明了HGCN算法的有效性和各組成部分的貢獻。
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