Inception 系列 2021-03-22

对Inception系列的三篇论文,5个模型进行一个浅显的总结对比。来看看系列之首的第一个参考文献——we need to go deeper, 这在这个系列中有两个意思,从直接意义上,GoogLeNet有22层参数层,从另一个维度上,Inception使用了分组卷积对模型进行加宽,用不同尺寸的核分路进行卷积后拼接起来,这也是Inception系列最大的特色。

GoogLeNet引用的表情包

2014 Inception-v1:多支路卷积

因为不同尺寸的卷积核(蓝色框)拥有不同大小的感受野,所以更局部或更全局的特征都可以被考虑到。 左边朴素的做法在模型加深后因为不断的拼接通道数会大大增加,而黄色框表示的1*1卷积可以用来限制不断拼接增多的通道数。

而整个模型就是通过对这样的基础模块进行堆叠得到的,这一点和VGG类似。和其他深度神经网络一样GoogLeNet面临着梯度消亡问题,批量正则化是在V2才被引入的,V1最终的结果由最终的分类器和两个辅助分类器的结果加权求和得到,在原论文中赋予给了每个辅助分类器0.3的权重.

Inception模块优化时间/空间复杂度:https://zhuanlan.zhihu.com/p/31575074

2015 Inception-v2,v3:
Rethinking the Inception Architecture for Computer Vision:

分享了四项基本的设计原则:

  • 避免representational bottlenecks ,尤其是在浅层。
  • 非线性可以加速训练,因为高维的表征更容易被处理。
  • 在空间整合(卷积?)之前降维不会影像表现。
  • 平衡宽度和深度。

引入Batch Normalization(BN)技术,两个分解 减少参数量:

  • 把大卷积核分解为连续的小卷积
  • 把对称的卷积核分解为不对称的卷积,但是这不宜在浅层使用,作者在实践中发现特征图尺寸在12和20之间时,不对称分解的表现很好
5×5卷积分解为两个3×3卷积

不对称卷积(空间分解)

分解的目的是在提升表现的同时尽量降低计算量,V2对比V1加深到了42层,但是计算成本只提升为2.5倍。
V3:
对比V2应用了这几个改进:
RMSProp 是一种优化算法
Label Smoothing 正则化方法
V2对根茎部分的第一个7*7卷积层进行分解,
在辅助分类器中使用了批量正则化,

2016 Inception-v4, Inception-ResNet:

Inception-v4:
Inception-ResNet:


Inception-ResNet, 和V4的区别主要在于红色模块,详见论文
引入残差连接, 激活缩放用于防止模型死亡
更快收敛, 但是最终的表现差不多,这里不得不提到Inception模块的一个细节:
统一尺度下的基本模块,1*1 卷积提供了浅层的特征经过很少的变化就能直达深层的路径,而这样特征复用的思想和resnet其实是很类似的
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