0

0

【TMM 2022】SPGNet:串行和并行组网络

P粉084495128

P粉084495128

发布时间:2025-07-31 17:50:25

|

350人浏览过

|

来源于php中文网

原创

spgnet是一种基于串行和并行组块的新型卷积神经网络。其深入研究分组卷积,分为串行、并行和串并行三种类型,能捕获多尺度信息且结构紧凑。在图像分类等任务中表现优异,与最先进网络性能相当,在npu上,类似flops下比mobilenetv2快120%,类似精度下比ghostnetkuai300%以上。

☞☞☞AI 智能聊天, 问答助手, AI 智能搜索, 免费无限量使用 DeepSeek R1 模型☜☜☜

【tmm 2022】spgnet:串行和并行组网络 - php中文网

【TMM 2022】SPGNet:串行和并行组网络

摘要

        神经网络处理单元 (NPU) 专门用于深度神经网络 (DNN) 的加速,对于机器人或边缘计算等延迟敏感领域具有重要意义。然而,最近的研究很少有关注 NPU 网络设计的工作。大多数流行的轻量级结构(例如MobileNet)都是采用深度卷积设计的,理论上计算量较少,但对现有硬件并不友好,并且在NPU上测试的速度并不总是令人满意。即使在相似的 FLOP(乘法累加次数)下,普通卷积运算也总是比深度卷积运算快。在本文中,我们将提出一种名为串行并行组网络(SPGNet)的新颖架构,它可以捕获有区别的多尺度信息,同时保持结构紧凑。对不同的计算机视觉任务进行了广泛的评估,例如图像分类(CIFAR 和 ImageNet)、对象检测(PASCAL VOC 和 MS COCO)和人员重新识别(Market-1501 和 DukeMTMC-ReID)。实验结果表明,我们提出的 SPGNet 可以实现与最先进网络相当的性能,同时在类似 FLOPs 下速度比 MobileNetV2 快 120%,在 NPU 上具有类似精度的情况下比 GhostNet 快 300% 以上。

1. SPGNet

        本文深入研究了分组卷积,并将其分为三种类型:串行组卷积、并行组卷积核串并行组卷积。

【TMM 2022】SPGNet:串行和并行组网络 - php中文网        

1.1 串行组卷积

        先使用1 * 1卷积将通道缩减为原来的一半,然后使用连续的3 * 3卷积,并将其合并,最后使用1 * 1卷积恢复原来的通道数。

通用的三语企业管理平台
通用的三语企业管理平台

1、企业信息:发布介绍企业的各类信息,如企业简介、组织机构、营销网络、企业荣誉、联系方式,并可随意增加新的栏目等。 2、新闻动态:发布企业新闻和业内资讯,无限级分类,大增加信息发布的灵活性。 3、产品展示:发布企业产品,按产品类别显示及搜索产品,浏览者可根据自己的习惯和需要自主设置产品显示样式,并可直接 下订单,无限级分类,大增加信息发布的灵活性。 4、需求信息:发布企业的求购信息,可以进行分

下载

【TMM 2022】SPGNet:串行和并行组网络 - php中文网        

1.2 并行组卷积

        通过1 * 1卷积将通道数缩减到原来的一半,然后将其沿通道分成P组,分别对每组使用3 * 3 卷积,最后将输出合并,并使用1 * 1卷积恢复之前的通道数。

【TMM 2022】SPGNet:串行和并行组网络 - php中文网        

1.3 串并行组卷积

        将串行组卷积与并行组卷积结合起来,先分组,再在每组中使用串行组卷积。

【TMM 2022】SPGNet:串行和并行组网络 - php中文网        

2. 代码复现

2.1 下载并导入所需的库

In [1]
%matplotlib inlineimport paddleimport numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltfrom paddle.vision.datasets import Cifar10from paddle.vision.transforms import Transposefrom paddle.io import Dataset, DataLoaderfrom paddle import nnimport paddle.nn.functional as Fimport paddle.vision.transforms as transformsimport osimport matplotlib.pyplot as pltfrom matplotlib.pyplot import figurefrom models import *
   

2.2 创建数据集

In [2]
train_tfm = transforms.Compose([
    transforms.RandomCrop(32, padding=4),
    transforms.RandomHorizontalFlip(0.5),
    transforms.ToTensor(),
    transforms.Normalize(mean=(0.485, 0.456, 0.406), std=(0.229, 0.224, 0.225)),
])

test_tfm = transforms.Compose([
    transforms.Resize((32, 32)),
    transforms.ToTensor(),
    transforms.Normalize(mean=(0.485, 0.456, 0.406), std=(0.229, 0.224, 0.225)),
])
   
In [3]
paddle.vision.set_image_backend('cv2')# 使用Cifar10数据集train_dataset = Cifar10(data_file='data/data152754/cifar-10-python.tar.gz', mode='train', transform = train_tfm, )
val_dataset = Cifar10(data_file='data/data152754/cifar-10-python.tar.gz', mode='test',transform = test_tfm)print("train_dataset: %d" % len(train_dataset))print("val_dataset: %d" % len(val_dataset))
       
train_dataset: 50000
val_dataset: 10000
       
In [4]
batch_size=256
   
In [5]
train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True, drop_last=True, num_workers=4)
val_loader = DataLoader(val_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False, drop_last=False, num_workers=4)
   

2.3 模型的创建

2.3.1 标签平滑

In [6]
class LabelSmoothingCrossEntropy(nn.Layer):
    def __init__(self, smoothing=0.1):
        super().__init__()
        self.smoothing = smoothing    def forward(self, pred, target):

        confidence = 1. - self.smoothing
        log_probs = F.log_softmax(pred, axis=-1)
        idx = paddle.stack([paddle.arange(log_probs.shape[0]), target], axis=1)
        nll_loss = paddle.gather_nd(-log_probs, index=idx)
        smooth_loss = paddle.mean(-log_probs, axis=-1)
        loss = confidence * nll_loss + self.smoothing * smooth_loss        return loss.mean()
   

2.3.2 SPGNet

In [ ]
model = SPGNet(num_classes=10)
paddle.summary(model, (1, 3, 32, 32))
   

【TMM 2022】SPGNet:串行和并行组网络 - php中文网        

2.4 训练

In [8]
learning_rate = 0.1n_epochs = 200paddle.seed(42)
np.random.seed(42)
   
In [ ]
work_path = 'work/model'# SPGNet-S2P6model = SPGNet(num_classes=10)

criterion = LabelSmoothingCrossEntropy()

scheduler = paddle.optimizer.lr.CosineAnnealingDecay(learning_rate=learning_rate, T_max=50000 // batch_size * n_epochs, verbose=False)
optimizer = paddle.optimizer.Momentum(parameters=model.parameters(), learning_rate=scheduler, weight_decay=5e-4)

gate = 0.0threshold = 0.0best_acc = 0.0val_acc = 0.0loss_record = {'train': {'loss': [], 'iter': []}, 'val': {'loss': [], 'iter': []}}   # for recording lossacc_record = {'train': {'acc': [], 'iter': []}, 'val': {'acc': [], 'iter': []}}      # for recording accuracyloss_iter = 0acc_iter = 0for epoch in range(n_epochs):    # ---------- Training ----------
    model.train()
    train_num = 0.0
    train_loss = 0.0

    val_num = 0.0
    val_loss = 0.0
    accuracy_manager = paddle.metric.Accuracy()
    val_accuracy_manager = paddle.metric.Accuracy()    print("#===epoch: {}, lr={:.10f}===#".format(epoch, optimizer.get_lr()))    for batch_id, data in enumerate(train_loader):
        x_data, y_data = data
        labels = paddle.unsqueeze(y_data, axis=1)

        logits = model(x_data)

        loss = criterion(logits, y_data)

        acc = accuracy_manager.compute(logits, labels)
        accuracy_manager.update(acc)        if batch_id % 10 == 0:
            loss_record['train']['loss'].append(loss.numpy())
            loss_record['train']['iter'].append(loss_iter)
            loss_iter += 1

        loss.backward()

        optimizer.step()
        scheduler.step()
        optimizer.clear_grad()
        
        train_loss += loss
        train_num += len(y_data)

    total_train_loss = (train_loss / train_num) * batch_size
    train_acc = accuracy_manager.accumulate()
    acc_record['train']['acc'].append(train_acc)
    acc_record['train']['iter'].append(acc_iter)
    acc_iter += 1
    # Print the information.
    print("#===epoch: {}, train loss is: {}, train acc is: {:2.2f}%===#".format(epoch, total_train_loss.numpy(), train_acc*100))    # ---------- Validation ----------
    model.eval()    for batch_id, data in enumerate(val_loader):

        x_data, y_data = data
        labels = paddle.unsqueeze(y_data, axis=1)        with paddle.no_grad():
          logits = model(x_data)

        loss = criterion(logits, y_data)

        acc = val_accuracy_manager.compute(logits, labels)
        val_accuracy_manager.update(acc)

        val_loss += loss
        val_num += len(y_data)

    total_val_loss = (val_loss / val_num) * batch_size
    loss_record['val']['loss'].append(total_val_loss.numpy())
    loss_record['val']['iter'].append(loss_iter)
    val_acc = val_accuracy_manager.accumulate()
    acc_record['val']['acc'].append(val_acc)
    acc_record['val']['iter'].append(acc_iter)    
    print("#===epoch: {}, val loss is: {}, val acc is: {:2.2f}%===#".format(epoch, total_val_loss.numpy(), val_acc*100))    # ===================save====================
    if val_acc > best_acc:
        best_acc = val_acc
        paddle.save(model.state_dict(), os.path.join(work_path, 'best_model.pdparams'))
        paddle.save(optimizer.state_dict(), os.path.join(work_path, 'best_optimizer.pdopt'))print(best_acc)
paddle.save(model.state_dict(), os.path.join(work_path, 'final_model.pdparams'))
paddle.save(optimizer.state_dict(), os.path.join(work_path, 'final_optimizer.pdopt'))
   

【TMM 2022】SPGNet:串行和并行组网络 - php中文网        

2.5 结果分析

In [10]
def plot_learning_curve(record, title='loss', ylabel='CE Loss'):
    ''' Plot learning curve of your CNN '''
    maxtrain = max(map(float, record['train'][title]))
    maxval = max(map(float, record['val'][title]))
    ymax = max(maxtrain, maxval) * 1.1
    mintrain = min(map(float, record['train'][title]))
    minval = min(map(float, record['val'][title]))
    ymin = min(mintrain, minval) * 0.9

    total_steps = len(record['train'][title])
    x_1 = list(map(int, record['train']['iter']))
    x_2 = list(map(int, record['val']['iter']))
    figure(figsize=(10, 6))
    plt.plot(x_1, record['train'][title], c='tab:red', label='train')
    plt.plot(x_2, record['val'][title], c='tab:cyan', label='val')
    plt.ylim(ymin, ymax)
    plt.xlabel('Training steps')
    plt.ylabel(ylabel)
    plt.title('Learning curve of {}'.format(title))
    plt.legend()
    plt.show()
   
In [11]
plot_learning_curve(loss_record, title='loss', ylabel='CE Loss')
       
/opt/conda/envs/python35-paddle120-env/lib/python3.7/site-packages/matplotlib/cbook/__init__.py:2349: DeprecationWarning: Using or importing the ABCs from 'collections' instead of from 'collections.abc' is deprecated, and in 3.8 it will stop working
  if isinstance(obj, collections.Iterator):
/opt/conda/envs/python35-paddle120-env/lib/python3.7/site-packages/matplotlib/cbook/__init__.py:2366: DeprecationWarning: Using or importing the ABCs from 'collections' instead of from 'collections.abc' is deprecated, and in 3.8 it will stop working
  return list(data) if isinstance(data, collections.MappingView) else data
       
<Figure size 1000x600 with 1 Axes>
               
In [12]
plot_learning_curve(acc_record, title='acc', ylabel='Accuracy')
       
<Figure size 1000x600 with 1 Axes>
               
In [13]
import time
work_path = 'work/model'model = SPGNet(num_classes=10)
model_state_dict = paddle.load(os.path.join(work_path, 'best_model.pdparams'))
model.set_state_dict(model_state_dict)
model.eval()
aa = time.time()for batch_id, data in enumerate(val_loader):

    x_data, y_data = data
    labels = paddle.unsqueeze(y_data, axis=1)    with paddle.no_grad():
        logits = model(x_data)
bb = time.time()print("Throughout:{}".format(int(len(val_dataset)//(bb - aa))))
       
Throughout:3317
       
In [14]
def get_cifar10_labels(labels):  
    """返回CIFAR10数据集的文本标签。"""
    text_labels = [        'airplane', 'automobile', 'bird', 'cat', 'deer', 'dog', 'frog',        'horse', 'ship', 'truck']    return [text_labels[int(i)] for i in labels]
   
In [15]
def show_images(imgs, num_rows, num_cols, pred=None, gt=None, scale=1.5):  
    """Plot a list of images."""
    figsize = (num_cols * scale, num_rows * scale)
    _, axes = plt.subplots(num_rows, num_cols, figsize=figsize)
    axes = axes.flatten()    for i, (ax, img) in enumerate(zip(axes, imgs)):        if paddle.is_tensor(img):
            ax.imshow(img.numpy())        else:
            ax.imshow(img)
        ax.axes.get_xaxis().set_visible(False)
        ax.axes.get_yaxis().set_visible(False)        if pred or gt:
            ax.set_title("pt: " + pred[i] + "\ngt: " + gt[i])    return axes
   
In [16]
work_path = 'work/model'X, y = next(iter(DataLoader(val_dataset, batch_size=18)))
model = SPGNet(num_classes=10)
model_state_dict = paddle.load(os.path.join(work_path, 'best_model.pdparams'))
model.set_state_dict(model_state_dict)
model.eval()
logits = model(X)
y_pred = paddle.argmax(logits, -1)
X = paddle.transpose(X, [0, 2, 3, 1])
axes = show_images(X.reshape((18, 32, 32, 3)), 1, 18, pred=get_cifar10_labels(y_pred), gt=get_cifar10_labels(y))
plt.show()
       
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
Clipping input data to the valid range for imshow with RGB data ([0..1] for floats or [0..255] for integers).
       
<Figure size 2700x150 with 18 Axes>
               

总结

        本文提出了一种基于串行和并行组块的新型卷积神经网络—— SPGNet。它享有多尺度信息和分组卷积的优点,轻量且准确。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
Rust内存安全机制与所有权模型深度实践
Rust内存安全机制与所有权模型深度实践

本专题围绕 Rust 语言核心特性展开,深入讲解所有权机制、借用规则、生命周期管理以及智能指针等关键概念。通过系统级开发案例,分析内存安全保障原理与零成本抽象优势,并结合并发场景讲解 Send 与 Sync 特性实现机制。帮助开发者真正理解 Rust 的设计哲学,掌握在高性能与安全性并重场景中的工程实践能力。

2

2026.03.05

PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践
PHP高性能API设计与Laravel服务架构实践

本专题围绕 PHP 在现代 Web 后端开发中的高性能实践展开,重点讲解基于 Laravel 框架构建可扩展 API 服务的核心方法。内容涵盖路由与中间件机制、服务容器与依赖注入、接口版本管理、缓存策略设计以及队列异步处理方案。同时结合高并发场景,深入分析性能瓶颈定位与优化思路,帮助开发者构建稳定、高效、易维护的 PHP 后端服务体系。

56

2026.03.04

AI安装教程大全
AI安装教程大全

2026最全AI工具安装教程专题:包含各版本AI绘图、AI视频、智能办公软件的本地化部署手册。全篇零基础友好,附带最新模型下载地址、一键安装脚本及常见报错修复方案。每日更新,收藏这一篇就够了,让AI安装不再报错!

30

2026.03.04

Swift iOS架构设计与MVVM模式实战
Swift iOS架构设计与MVVM模式实战

本专题聚焦 Swift 在 iOS 应用架构设计中的实践,系统讲解 MVVM 模式的核心思想、数据绑定机制、模块拆分策略以及组件化开发方法。内容涵盖网络层封装、状态管理、依赖注入与性能优化技巧。通过完整项目案例,帮助开发者构建结构清晰、可维护性强的 iOS 应用架构体系。

59

2026.03.03

C++高性能网络编程与Reactor模型实践
C++高性能网络编程与Reactor模型实践

本专题围绕 C++ 在高性能网络服务开发中的应用展开,深入讲解 Socket 编程、多路复用机制、Reactor 模型设计原理以及线程池协作策略。内容涵盖 epoll 实现机制、内存管理优化、连接管理策略与高并发场景下的性能调优方法。通过构建高并发网络服务器实战案例,帮助开发者掌握 C++ 在底层系统与网络通信领域的核心技术。

25

2026.03.03

Golang 测试体系与代码质量保障:工程级可靠性建设
Golang 测试体系与代码质量保障:工程级可靠性建设

Go语言测试体系与代码质量保障聚焦于构建工程级可靠性系统。本专题深入解析Go的测试工具链(如go test)、单元测试、集成测试及端到端测试实践,结合代码覆盖率分析、静态代码扫描(如go vet)和动态分析工具,建立全链路质量监控机制。通过自动化测试框架、持续集成(CI)流水线配置及代码审查规范,实现测试用例管理、缺陷追踪与质量门禁控制,确保代码健壮性与可维护性,为高可靠性工程系统提供质量保障。

79

2026.02.28

Golang 工程化架构设计:可维护与可演进系统构建
Golang 工程化架构设计:可维护与可演进系统构建

Go语言工程化架构设计专注于构建高可维护性、可演进的企业级系统。本专题深入探讨Go项目的目录结构设计、模块划分、依赖管理等核心架构原则,涵盖微服务架构、领域驱动设计(DDD)在Go中的实践应用。通过实战案例解析接口抽象、错误处理、配置管理、日志监控等关键工程化技术,帮助开发者掌握构建稳定、可扩展Go应用的最佳实践方法。

61

2026.02.28

Golang 性能分析与运行时机制:构建高性能程序
Golang 性能分析与运行时机制:构建高性能程序

Go语言以其高效的并发模型和优异的性能表现广泛应用于高并发、高性能场景。其运行时机制包括 Goroutine 调度、内存管理、垃圾回收等方面,深入理解这些机制有助于编写更高效稳定的程序。本专题将系统讲解 Golang 的性能分析工具使用、常见性能瓶颈定位及优化策略,并结合实际案例剖析 Go 程序的运行时行为,帮助开发者掌握构建高性能应用的关键技能。

50

2026.02.28

Golang 并发编程模型与工程实践:从语言特性到系统性能
Golang 并发编程模型与工程实践:从语言特性到系统性能

本专题系统讲解 Golang 并发编程模型,从语言级特性出发,深入理解 goroutine、channel 与调度机制。结合工程实践,分析并发设计模式、性能瓶颈与资源控制策略,帮助将并发能力有效转化为稳定、可扩展的系统性能优势。

47

2026.02.27

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
最新Python教程 从入门到精通
最新Python教程 从入门到精通

共4课时 | 22.5万人学习

Django 教程
Django 教程

共28课时 | 4.8万人学习

SciPy 教程
SciPy 教程

共10课时 | 1.8万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号