Image classification is a fundamental task in computer vision, and the quest to enhance DNN accuracy without inflating model size or latency remains a pressing concern. We make a couple of advances in this regard, leading to a novel EncodeNet design and training framework. The first advancement involves Converting Autoencoders, a novel approach that transforms images into an easy-to-classify image of its class. Our prior work that applied the Converting Autoencoder and a simple classifier in tandem achieved moderate accuracy over simple datasets, such as MNIST and FMNIST. However, on more complex datasets like CIFAR-10, the Converting Autoencoder has a large reconstruction loss, making it unsuitable for enhancing DNN accuracy. To address these limitations, we generalize the design of Converting Autoencoders by leveraging a larger class of DNNs, those with architectures comprising feature extraction layers followed by classification layers. We incorporate a generalized algorithmic design of the Converting Autoencoder and intraclass clustering to identify representative images, leading to optimized image feature learning. Next, we demonstrate the effectiveness of our EncodeNet design and training framework, improving the accuracy of well-trained baseline DNNs while maintaining the overall model size. EncodeNet's building blocks comprise the trained encoder from our generalized Converting Autoencoders transferring knowledge to a lightweight classifier network - also extracted from the baseline DNN. Our experimental results demonstrate that EncodeNet improves the accuracy of VGG16 from 92.64% to 94.05% on CIFAR-10 and RestNet20 from 74.56% to 76.04% on CIFAR-100. It outperforms state-of-the-art techniques that rely on knowledge distillation and attention mechanisms, delivering higher accuracy for models of comparable size.


翻译:图像分类是计算机视觉中的基础任务,如何在保持模型规模与推理时延不变的前提下提升DNN精度仍是亟待解决的关键问题。我们在此方向取得若干进展,提出了创新的EncodeNet设计与训练框架。首个进展为转换自编码器(Converting Autoencoders)——一种将图像转换为其所属类别的易分类图像的新方法。我们先前将转换自编码器与简单分类器联用的工作,在MNIST和FMNIST等简单数据集上取得了中等精度。然而在CIFAR-10等更复杂的数据集上,转换自编码器存在较大的重构损失,难以有效提升DNN精度。为克服这些局限,我们通过对特征提取层与分类层构成架构的DNN进行泛化,拓展了转换自编码器的设计。通过引入转换自编码器的泛化算法设计与类内聚类以识别代表性图像,实现了优化的图像特征学习。进而,我们验证了EncodeNet设计与训练框架的有效性,其在保持整体模型规模的同时,提升了预训练基准DNN的精度。EncodeNet的构建模块包括:从泛化转换自编码器中提取的已训练编码器,以及从基线DNN中提取的轻量级分类器网络。实验结果表明,EncodeNet在CIFAR-10上将VGG16精度从92.64%提升至94.05%,在CIFAR-100上将ResNet20精度从74.56%提升至76.04%。该方法优于依赖知识蒸馏与注意力机制的现有技术,在同等规模模型上实现了更高精度。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
22+阅读 · 2023年11月2日
Arxiv
30+阅读 · 2022年9月10日
Arxiv
35+阅读 · 2021年1月27日
VIP会员
最新内容
乌军利用美国“黄蜂”无人机摧毁俄军后勤
专知会员服务
4+阅读 · 6月7日
《支持作战级人机协同智能的交互式OODA流程》
专知会员服务
10+阅读 · 6月7日
ICML 2026 | SARDI:扩散语言模型的自增强检索
专知会员服务
8+阅读 · 6月6日
《国防领域安全采用大语言模型的战略蓝图》
专知会员服务
11+阅读 · 6月6日
ICML 2026 | 演化选择的因果建模
专知会员服务
11+阅读 · 6月5日
综述|学习式3D表征最新进展与趋势
专知会员服务
7+阅读 · 6月5日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员