Recently, there have been tremendous efforts in developing lightweight Deep Neural Networks (DNNs) with satisfactory accuracy, which can enable the ubiquitous deployment of DNNs in edge devices. The core challenge of developing compact and efficient DNNs lies in how to balance the competing goals of achieving high accuracy and high efficiency. In this paper we propose two novel types of convolutions, dubbed \emph{Pixel Difference Convolution (PDC) and Binary PDC (Bi-PDC)} which enjoy the following benefits: capturing higher-order local differential information, computationally efficient, and able to be integrated with existing DNNs. With PDC and Bi-PDC, we further present two lightweight deep networks named \emph{Pixel Difference Networks (PiDiNet)} and \emph{Binary PiDiNet (Bi-PiDiNet)} respectively to learn highly efficient yet more accurate representations for visual tasks including edge detection and object recognition. Extensive experiments on popular datasets (BSDS500, ImageNet, LFW, YTF, \emph{etc.}) show that PiDiNet and Bi-PiDiNet achieve the best accuracy-efficiency trade-off. For edge detection, PiDiNet is the first network that can be trained without ImageNet, and can achieve the human-level performance on BSDS500 at 100 FPS and with $<$1M parameters. For object recognition, among existing Binary DNNs, Bi-PiDiNet achieves the best accuracy and a nearly $2\times$ reduction of computational cost on ResNet18. Code available at \href{https://github.com/hellozhuo/pidinet}{https://github.com/hellozhuo/pidinet}.


翻译:近年来,开发兼具满意精度的轻量级深度神经网络(DNN)方面投入了大量努力,这有助于DNN在边缘设备中的广泛部署。开发紧凑高效DNN的核心挑战在于如何权衡高精度与高效率这两个相互竞争的目标。本文提出两种新型卷积,分别称为像素差分卷积(PDC)和二值化PDC(Bi-PDC),它们具备以下优势:捕获高阶局部差分信息、计算高效、且能够与现有DNN集成。基于PDC和Bi-PDC,我们进一步提出两种轻量级深度网络,即像素差分网络(PiDiNet)和二值化PiDiNet(Bi-PiDiNet),用于学习面向边缘检测和目标识别等视觉任务的高效且更精确的表征。在主流数据集(如BSDS500、ImageNet、LFW、YTF等)上的大量实验表明,PiDiNet和Bi-PiDiNet实现了精度-效率的最佳平衡。在边缘检测任务中,PiDiNet是首个无需ImageNet预训练即可训练的网络,能在BSDS500上以100 FPS的速度和低于1M参数达到人类水平性能。在目标识别任务中,现有二值化DNN中,Bi-PiDiNet在ResNet18上实现了最佳精度,同时计算成本降低近2倍。代码可访问:https://github.com/hellozhuo/pidinet。

0
下载
关闭预览

相关内容

Networking:IFIP International Conferences on Networking。 Explanation:国际网络会议。 Publisher:IFIP。 SIT: http://dblp.uni-trier.de/db/conf/networking/index.html
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
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
13+阅读 · 2017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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月14日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+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
5+阅读 · 6月22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
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7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
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
13+阅读 · 2017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 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
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
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