网络学习系列(十)shufflenet

shufflenet v1

要解决的问题:

论文追求的也是轻量化的网络,作者发现,无论是xception网络还是resnext网络,虽然性能较高,但耗费了大量的运算资源,作者认为,这主要是由于密集的pointwise convolution造成了运算的瓶颈,即密集的1*1卷积,所以论文要解决的就是如何减少这些密集的1*1的卷积。

亮点:

提出了group pointwise convolution与channel shuffle

网络设计:

1、首先要解决的就是pointwise convolution运算量过大的问题,这里受到分组卷积的启发,使用了一种group pointwise convolution,其实就是将通道进行分组,分别进行卷积,再最终组合起来。假设输入的维度为m*m*n1,要求输出的维度为m*m*n2,则需要的pointwise convolution的参数量为m*m*n1*n2,现在将输入的通道分为两组,则需要的参数量为m*m*(n1)/2*(n2)/2*2,参数量下降一倍,能达到期望的效果。

2、之后要解决的就是通道之间没有信息的交流,即使用了group pointwise convolution之后,每组之间没有信息的交流,这样显然是不可取的,所以这里做了一种channel shuffle,示意图如下:

这里可以从矩阵方面来理解,将矩阵按列向量进行分组,那么如何使得每组之间有交集呢?首先将矩阵转置,再按照列向量进行分组,这样,每一组中都有不同组通道的信息。

3、shufflenet用的是残差网络结构,修改后的示意图如下:

由于DW的步长为2,为了保证特征图尺寸一致,这里使用了步长为2的平均池化,而且最终组合的时候也不是相加,而是通道直接组合。而且需要注意的一点是在DW之后并没有跟非线性激活。

shufflenet v2

 研究问题:

进一步对模型进行精简,使其在移动端也具有良好的运行速度

 亮点

从目的出发找到设计原则,在设计原则的指导下来设计网络

相关信息

1. 网络想要在移动端运行,则需要较低的运算复杂性,其衡量标准为浮点运算操作的数量,即FLOPs,目前大多数的网络都是通过组卷积与深度可分离卷积来降低FLOPs。

2. 经过实验发现,降低了FLOPs,并不意味着网络的速度增加,FLOPs只是衡量速度的间接标准,我们需要找到衡量速度的直接标准。论文中经过实验发现,速度与内存访问成本(MAC)与网络的并行化程度有关。

实验与结论

1. 卷积层的输入输出通道相等时,MAC最小。

使用h与w代表输出特征图的尺寸,c_1 与c_2代表输入与输出的通道数,则卷积层的FLOPs计算如下:B = hw{c_1}{c_2},而对于MAC,对于1*1卷积,由于输入与输出特征图尺寸相同,所以有:{\rm MAC = }hw({c_1} + {c_2}) + {c_1}{c_2},由均值不等式,这里可以得到hw({c_1} + {c_2}) + {c_1}{c_2} \ge 2hw\sqrt {c_1c_2}  + {c_1}{c_2},将B代入可得:

{\rm MAC}\ge{\rm2}\sqrt{hwB} + B/hw,显然,等通道数相等时才能取得最小值。

2. 过多的组卷积操作会增加MAC,使得速度变慢。

对于1*1卷积来说,g代表组数,当使用了组卷积之后,B变为B = hw{c_1}{c_2}/g,MAC变为{\rm MAC=}hw({c_1} + {c_2}) + {c_1}{c_2}/g,此时有:

\begin{array}{c}MAC = hw({c_1} + {c_2}) + {c_1}{c_2}/g\\= hw{c_1} + \frac{(Bg)}{(c_1)} + \frac{B}{(hw)}\end{array}

显然,当B不变时,增大g会增大MAC

3. 模型中的分支数量越少,模型的速度越快

4. element-wise操作对速度影响非常大。

 网络设计


论文做了一个简单的操作,即通道分割,简单起见,假设分为两组,这里满足第三条原则;其中一组不做任何操作,满足第三条原则;一组进行深度可分离卷积,注意,这里保证输入输出通道不变,以满足第一条原则;组合的时候使用通道的组合,而不是相加,满足第四条原则。

与shufflenetv1相比,下采样的操作多了一个1*1的卷积来混合特征。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,718评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,683评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,207评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,755评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,862评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,050评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,136评论 3 410
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,882评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,330评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,651评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,789评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,477评论 4 333
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,135评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,864评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,099评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,598评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,697评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容