仅需12层网络，在ImageNet上准确率达到80.7%！普林斯顿大学最新提出ParNet！

深度学习技术前沿公众号博主

发布于 2021-12-16 12:17:16

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发布于 2021-12-16 12:17:16

【导读】自从2012年深度学习兴起以来，深度，宽度，多尺度，分辨率，group数目，注意力模块等等都是影响卷积神经网络性能的关键因素。因此，后面大多网络比如：VGGNet、HighwayNet、ResNet、IResNet等通过增加网络的深度来提高性能，而Inception系列则是从宽度层面逐渐提高卷积神经网络性能. 详细解读见一文详解Inception家族的前世今生（从InceptionV1-V4、Xception）附全部代码实现 ResNeXt则从增加Group数量的方法来提高网络模型性能。SENet、CBAM、SKNet则是引入注意力模块来提升卷积神经网络模型性能。而本文将主要介绍首个仅需12层（从depth维度来看）的网络就能在ImageNet上达到80.7%的Top-1准确率，它通过利用并行子结构成功地构建了一个高性能的「非深度」神经网络，该网络在 ImageNet上Top-1 Acc 达到了80.7%、在 CIFAR10 上达到96.12%、在 CIFAR100 上达到了81.35%的top-1 准确率。在进一步迁移到下游任务时，它在标准公开数据集MS-COCO 上达到 48% AP .

论文地址：https://arxiv.org/abs/2110.07641
代码地址：https://github.com/murufeng/awesome_lightweight_networks/blob/main/light_cnns/mobile_real_time_network/parnet.py

本文提出了一种新架构ParNet：用较浅的网络层数实现了较高的模型性能。ParNet包含用于处理不同分辨率输入的并行子结构，我们将这些并行子结构称之为streams 。不同streams的特征在网络的后期进行融合，融合的特征将用于下游任务。另外，在ParNet block中，作者为了解决原始的3x3卷积感受野范围受限的问题，主要提出了以下两点方案：

使用类似Rep-VGG的block模块，并构建SSE 模块来增强感受野.
为了增强网络的非线性表达能力，使用SiLU激活函数替代了ReLU.

ParNet架构示意图如下：

除了RepVGG-SSE块的输入和输出具有相同的大小外，ParNet还包含下采样和融合块。模块降低分辨率并增加宽度以实现多尺度（multi-scale）处理，而融合块主要用来组合来自多个分辨率的信息，有助于减少推理期间的延迟。为了在小深度下实现高性能，作者采用并行计算的方式来加快神经网络的推理过程，具体表现为：通过增加宽度、分辨率和流数量来扩展ParNet的结构。具体如下：

在降采样 block 中添加了一个与卷积层并行的单层 SE 模块。
在 1×1 卷积分支中添加了 2D 平均池化。
融合 block 额外包含了一个串联（concatenation）层。由于串联，融合 block 的输入通道数是降采样 block 的两倍。

其中降采样和融合 block 的示意图如下所示。

网络结构如下：

代码实现如下：

import torch
from light_cnns import parnet_s
model = parnet_s()
model.eval()
print(model)
input = torch.randn(1, 3, 256, 256)
y = model(input)
print(y.size())

实验结果展示