网络学习系列(七)Squeeze-and-Excitation Networks

要解决的问题:

CNN是通过融合局部感受野与通道的信息来提取特征,现在许多工作已经证明增强空间编码,即增强空间信息之间的依赖关系可以增强网络的表示能力。本论文所做的工作不涉及空间信息,只针对通道,研究如何对通道之间的依赖关系进行显式的建模,自适应的重新校准通道间的响应关系。

相关信息:

1、卷积神经网络通过卷积核来融合局部感受野与通道的信息,通过下采样的过程来获取全局感受野的信息。许多的工作已经表明,通过引入学习空间关系的学习机制可以改善网络的性能,那么进而想到,能否引入通道间关系来改善网络性能。

2、注意力机制使得网络关注输入图像信息最丰富的区域,借鉴这个思想到通道上去。

3、给定一个变换{F_{tr}}:X \to U,我们将其看做卷积操作的话,则有:

可以看出,通道的依赖性被隐式的嵌入了学习到的滤波器中,同时还与空间信息纠缠在一起。所以决定显式的建模通道间的依赖性,在众多的通道中,提高有效的特征图的权重,降低无效特征图的权重。

网络设计:


1、卷积核只是对局部区域进行信息的融合,没有得到全局信息,所以论文考虑使用全局信息,这里是一种Squeeze的操作过程,即:

这其实就是个全局平均池化的过程,将一个多个通道的特征图压缩到一个向量,向量的维度就是通道数,这样操作之后就完全排除了空间信息的干扰。

2、Excitation的操作过程是一个生成不同通道的权重的过程:

这里使用了两层的全连接层W_1W_2,一层的relu,一层的sigmoid,具体操作如图所示:

这里全连接层导致的通道数的变化,是一种降维减小运算量的操作。至于为什么要使用全连接,则是因为这样操作可以进行端到端的学习,能够进行反向传播,充分学习到不同通道的依赖关系。

3、生成权重后即可加到不同的通道上,其公式形式为:

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