CVPR2019|用于语义分割的结构化知识蒸馏

论文标题:Structured Knowledge Distillation for Semantic Segmentation

论文地址:https://arxiv.org/abs/1903.04197

这是一篇CVPR2019做语义分割任务的文章,在训练好的大的分割模型上运用知识蒸馏的算法,使得比较小的模型也能提高语义分割的性能。

 从上图可以看到,本论文提出的方法能够在不增加参数量和FLOPs的情况下提高小模型上的语义分割性能。

FLOPs: 全称是floating point operations per second,意指每秒浮点运算次数

2. 知识蒸馏策略

在本文中作者提出了下面三种知识蒸馏的策略:(个人理解,这个方法实际是语义分割域适应的思路,而整体的三种蒸馏策略换句话说实际是:像素蒸馏、局部蒸馏、全局蒸馏,从特征分布的角度就是拉近特征分布,从局部到全局分布。这个思想在语义分割域适应里面已经玩烂了,但没想到这个居然可以用到提升小网络性能。)

2.1 pixel-wise distillation

最简单直接的策略,借鉴分类任务上的知识蒸馏算法,将每个pixel看做分类的单位,独立地进行蒸馏

考虑语义分割是有结构的预测任务(每个pixel的结果与它的周围pixel相关),因此提出来下面的两种策略。

2.2 pair-wise distillation

这种策略领用了pair-wise的马尔科夫随机场框架来增强空间labelling的连续性,目标是对齐简单网络(student)和复杂网络(teacher)中学到的pair-wise的相似度。

2.3 holistic distillation</

### CVPR Conference Publications on Semantic Segmentation #### HyperSeg: Patch-Wise Hypernetwork for Real-Time Semantic Segmentation HyperSeg 是一种基于超网络的方法,旨在通过分片处理实现高效的实时语义分割。该方法利用轻量级的超网络来动态生成卷积核,从而减少计算开销并提高推理速度[^1]。 #### Laplacian Reconstruction and Refinement for Semantic Segmentation 此研究提出了拉普拉斯重建和细化技术,用于提升语义分割模型的边界精度。通过对预测掩码应用多尺度拉普拉斯算子,可以有效增强边缘区域的表现力,并改善最终分割结果的质量[^2]。 #### Show, Match and Segment: Joint Learning of Semantic Matching and Object Co-segmentation 这篇论文探讨了联合学习框架下的语义匹配与对象共分割问题。作者设计了一种新颖的对比损失函数,能够同时促进特征表示的一致性和区分度,进而显著提高了跨图像实例分割的效果[^3]。 #### Structured Knowledge Distillation for Semantic Segmentation 这项工作中引入了结构化知识蒸馏策略,专注于从复杂教师模型向简单学生模型传递丰富的上下文信息。具体而言,它包含了像素级别、成对关系以及整体分布三个层面的知识迁移机制,共同作用于性能优化过程中[^4]。 ```python import torch.nn as nn class SimpleSegmentationModel(nn.Module): def __init__(self, num_classes=21): super(SimpleSegmentationModel, self).__init__() self.conv = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=7, stride=2, padding=3, bias=False) self.fc = nn.Linear(64 * 8 * 8, num_classes) def forward(self, x): x = self.conv(x) x = x.view(-1, 64 * 8 * 8) x = self.fc(x) return x ``` 上述代码展示了一个简单的语义分割模型架构示例,尽管其功能远不及现代先进算法强大,但它可以帮助理解基本原理。
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