Neural networks based on convolutional operations have achieved remarkable results in the field of deep learning, but there are two inherent flaws in standard convolutional operations. On the one hand, the convolution operation be confined to a local window and cannot capture information from other locations, and its sampled shapes is fixed. On the other hand, the size of the convolutional kernel is fixed to k $\times$ k, which is a fixed square shape, and the number of parameters tends to grow squarely with size. It is obvious that the shape and size of targets are various in different datasets and at different locations. Convolutional kernels with fixed sample shapes and squares do not adapt well to changing targets. In response to the above questions, the Alterable Kernel Convolution (AKConv) is explored in this work, which gives the convolution kernel an arbitrary number of parameters and arbitrary sampled shapes to provide richer options for the trade-off between network overhead and performance. In AKConv, we define initial positions for convolutional kernels of arbitrary size by means of a new coordinate generation algorithm. To adapt to changes for targets, we introduce offsets to adjust the shape of the samples at each position. Moreover, we explore the effect of the neural network by using the AKConv with the same size and different initial sampled shapes. AKConv completes the process of efficient feature extraction by irregular convolutional operations and brings more exploration options for convolutional sampling shapes. Object detection experiments on representative datasets COCO2017, VOC 7+12 and VisDrone-DET2021 fully demonstrate the advantages of AKConv. AKConv can be used as a plug-and-play convolutional operation to replace convolutional operations to improve network performance. The code for the relevant tasks can be found at https://github.com/CV-ZhangXin/AKConv.


翻译:基于卷积操作的神经网络在深度学习领域取得了显著成果,但标准卷积操作存在两个固有缺陷。一方面,卷积操作局限于局部窗口,无法捕获其他位置的信息,且其采样形状固定。另一方面,卷积核的尺寸固定为k×k,即固定正方形形状,而参数数量通常随尺寸呈平方增长。显然,不同数据集以及不同位置的目标形状和大小各不相同。固定采样形状和正方形的卷积核难以适应变化的检测目标。针对上述问题,本文探索了可变核卷积(AKConv),该卷积核具有任意数量的参数和任意采样形状,为网络开销与性能之间的权衡提供了更丰富的选择。在AKConv中,我们通过一种新的坐标生成算法定义了任意大小卷积核的初始位置。为了适应目标的变化,我们引入偏移量来调整每个位置样本的形状。此外,我们探索了使用相同尺寸但不同初始采样形状的AKConv对神经网络的影响。AKConv通过非规则卷积操作完成高效特征提取,并为卷积采样形状带来更多探索选项。在代表性数据集COCO2017、VOC 7+12和VisDrone-DET2021上的目标检测实验充分证明了AKConv的优势。AKConv可作为即插即用的卷积操作替代标准卷积,以提升网络性能。相关任务代码可在https://github.com/CV-ZhangXin/AKConv获取。

0
下载
关闭预览

相关内容

在数学(特别是功能分析)中,卷积是对两个函数(f和g)的数学运算,产生三个函数,表示第一个函数的形状如何被另一个函数修改。 卷积一词既指结果函数,又指计算结果的过程。 它定义为两个函数的乘积在一个函数反转和移位后的积分。 并针对所有shift值评估积分,从而生成卷积函数。
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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
47+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
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
0+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
VIP会员
最新内容
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
2+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
3+阅读 · 6月22日
美国从乌克兰无人机战争中学习经验
专知会员服务
7+阅读 · 6月21日
ICML 2026 | 面向视觉语言模型的语义鲁棒性认证
专知会员服务
5+阅读 · 6月21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
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22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
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
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
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31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
47+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
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
0+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员