在这项工作中，我们探讨了用于语义分割知识蒸馏的数据增强。为了避免过度适合教师网络中的噪音，大量培训示例对于知识蒸馏至关重要。 Imagelevel论证技术（例如翻转，翻译或旋转）在先前的知识蒸馏框架中广泛使用。受到功能空间上语义方向的最新进展的启发，我们建议在功能空间中包括以进行有效蒸馏的功能。具体而言，给定语义方向，可以在功能空间中为学生获得无限数量的增强。此外，分析表明，可以通过最大程度地减少增强损失的上限来同时优化这些增强。基于观察结果，开发了一种用于语义分割的知识蒸馏的新算法。对四个语义分割基准测试的广泛实验表明，所提出的方法可以提高当前知识蒸馏方法的性能而没有任何明显的开销。代码可在以下网址获得：https：//github.com/jianlong-yuan/fakd。

在语义分段中广泛采用知识蒸馏以降低计算成本。先前的知识蒸馏方法的语义分割方法的重点是像素的特征特征对齐和阶级内特征变化蒸馏，从特征空间，这对于语义分割很重要。为了解决此问题，我们提出了一种类间距离蒸馏（IDD）方法，以将特征空间中的类间距离从教师网络转移到学生网络。此外，语义分割是一项依赖位置的任务，因此我们利用位置信息蒸馏模块来帮助学生网络编码更多的位置信息。在三个受欢迎的数据集上进行了广泛的实验：CityScapes，Pascal VOC和ADE20K表明，我们的方法有助于提高语义细分模型的准确性并实现最先进的性能。例如。它在CityScapes数据集上的准确性将基准模型（“ PSPNET+RESNET18”）提高了7.50％。

在最近的半监督语义分割方法中，一致性正则化已被广泛研究。从图像，功能和网络扰动中受益，已经实现了出色的性能。为了充分利用这些扰动，在这项工作中，我们提出了一个新的一致性正则化框架，称为相互知识蒸馏（MKD）。我们创新地基于一致性正则化方法，创新了两个辅助均值老师模型。更具体地说，我们使用一位卑鄙的老师生成的伪标签来监督另一个学生网络，以在两个分支之间进行相互知识蒸馏。除了使用图像级强和弱的增强外，我们还采用了特征增强，考虑隐性语义分布来增加对学生的进一步扰动。提出的框架大大增加了训练样本的多样性。公共基准测试的广泛实验表明，我们的框架在各种半监督设置下都优于先前的最先进方法（SOTA）方法。

作为模型压缩的一种有前途的方法，知识蒸馏通过从繁琐的知识转移知识来改善紧凑模型的性能。用于指导学生培训的知识很重要。语义分割中的先前蒸馏方法努力从这些特征中提取各种形式的知识，涉及依靠先前信息并具有有限的性能提高的精心手动设计。在本文中，我们提出了一种称为标准化功能蒸馏（NFD）的简单而有效的特征蒸馏方法，旨在实现原始功能的有效蒸馏，而无需手动设计新的知识形式。关键的想法是防止学生专注于模仿通过归一化的教师特征响应的幅度。我们的方法可获得有关CityScapes，VOC 2012和ADE20K数据集的语义细分的最新蒸馏结果。代码将可用。

In this paper, we investigate the knowledge distillation strategy for training small semantic segmentation networks by making use of large networks. We start from the straightforward scheme, pixel-wise distillation, which applies the distillation scheme adopted for image classification and performs knowledge distillation for each pixel separately. We further propose to distill the structured knowledge from large networks to small networks, which is motivated by that semantic segmentation is a structured prediction problem. We study two structured distillation schemes: (i) pair-wise distillation that distills the pairwise similarities, and (ii) holistic distillation that uses GAN to distill holistic knowledge. The effectiveness of our knowledge distillation approaches is demonstrated by extensive experiments on three scene parsing datasets: Cityscapes, Camvid and ADE20K.

半监督语义分割的流行方法主要采用了使用卷积神经网络（CNN）（CNN）的统一网络模型，并在应用于输入或模型的小型扰动上实施模型预测的一致性。但是，这种学习范式受到a）基于CNN模型的学习能力有限； b）学习未标记数据的判别特征的能力有限； c）从整个图像中对全球和本地信息的学习有限。在本文中，我们提出了一种新型的半监督学习方法，称为Transformer-CNN队列（TCC），该方法由两个基于视觉变压器（VIT）的学生组成，另一种是基于CNN的学生。我们的方法巧妙地通过伪标记来纳入预测和异质特征空间上的多级一致性正则化，用于未标记的数据。首先，由于VIT学生的输入是图像贴片，因此特征地图提取了编码至关重要的类统计。为此，我们建议首先利用每个学生作为伪标签并生成类吸引功能（CF）映射的班级感知功能一致性蒸馏（CFCD）。然后，它通过学生之间的CF地图传输知识。其次，随着VIT学生对所有层具有更统一的表示，我们提出一致性感知的交叉蒸馏以在类像素方面的预测之间转移知识。我们在CityScapes和Pascal VOC 2012数据集上验证了TCC框架，该数据集大大优于现有的半监督方法。

大型预训练的变压器是现代语义分割基准的顶部，但具有高计算成本和冗长的培训。为了提高这种约束，我们从综合知识蒸馏的角度来研究有效的语义分割，并考虑弥合多源知识提取和特定于变压器特定的斑块嵌入之间的差距。我们提出了基于变压器的知识蒸馏（TransKD）框架，该框架通过蒸馏出大型教师变压器的特征地图和补丁嵌入来学习紧凑的学生变形金刚，绕过长期的预训练过程并将FLOPS降低> 85.0％。具体而言，我们提出了两个基本和两个优化模块：（1）交叉选择性融合（CSF）可以通过通道注意和层次变压器内的特征图蒸馏之间的知识转移； （2）嵌入对齐（PEA）在斑块过程中执行尺寸转换，以促进贴片嵌入蒸馏； （3）全局本地上下文混合器（GL-MIXER）提取了代表性嵌入的全局和局部信息； （4）嵌入助手（EA）是一种嵌入方法，可以无缝地桥接老师和学生模型，并具有老师的渠道数量。关于CityScapes，ACDC和NYUV2数据集的实验表明，TransKD的表现优于最先进的蒸馏框架，并竞争了耗时的预训练方法。代码可在https://github.com/ruipingl/transkd上找到。

准确的语义分割模型通常需要大量的计算资源，从而抑制其在实际应用中的使用。最近的作品依靠精心制作的轻质模型来快速推断。但是，这些模型不能灵活地适应不同的准确性和效率要求。在本文中，我们提出了一种简单但有效的微小语义细分（SLIMSEG）方法，该方法可以在推理期间以不同的能力执行，具体取决于所需的准确性效率 - 折衷。更具体地说，我们在训练过程中采用逐步向下知识蒸馏采用参数化通道。观察到每个子模型的分割结果之间的差异主要在语义边界附近，我们引入了额外的边界指导语义分割损失，以进一步提高每个子模型的性能。我们表明，我们提出的具有各种主流网络的Slimseg可以产生灵活的模型，从而使计算成本的动态调整和比独立模型更好。关于语义分割基准，城市景观和Camvid的广泛实验证明了我们框架的概括能力。

共同出现的视觉模式使上下文聚集成为语义分割的重要范式。现有的研究重点是建模图像中的上下文，同时忽略图像以下相应类别的有价值的语义。为此，我们提出了一个新颖的软采矿上下文信息，超出了名为McIbi ++的图像范式，以进一步提高像素级表示。具体来说，我们首先设置了动态更新的内存模块，以存储各种类别的数据集级别的分布信息，然后利用信息在网络转发过程中产生数据集级别类别表示。之后，我们为每个像素表示形式生成一个类概率分布，并以类概率分布作为权重进行数据集级上下文聚合。最后，使用汇总的数据集级别和传统的图像级上下文信息来增强原始像素表示。此外，在推论阶段，我们还设计了一种粗到最新的迭代推理策略，以进一步提高分割结果。 MCIBI ++可以轻松地纳入现有的分割框架中，并带来一致的性能改进。此外，MCIBI ++可以扩展到视频语义分割框架中，比基线进行了大量改进。配备MCIBI ++，我们在七个具有挑战性的图像或视频语义分段基准测试中实现了最先进的性能。

尽管在半监督语义细分领域的进度程度不同，但其最近的大部分成功都涉及笨拙的模型，并且尚未探索轻量级解决方案。我们发现，现有的知识蒸馏技术更多地关注标签数据中的像素级概念，该数据未能在未标记的数据中考虑更有用的线索。因此，我们提供了首次尝试通过新颖的多晶蒸馏（MGD）方案提供轻量级SSS模型，其中从三个方面捕获了多个跨性别：i）互补的教师结构； ii）标记为未标记的数据合作蒸馏； iii）分层和多层次损失设置。具体而言，MGD被配制为标记的未标记数据合作蒸馏方案，该方案有助于充分利用在半监督环境中必不可少的不同数据特征。图像水平的语义敏感损失，区域级别的内容感知损失和像素级的一致性损失是通过结构互补的教师来丰富层次蒸馏抽象的。 Pascal VOC2012和CityScapes的实验结果表明，在不同的分区协议下，MGD可以超越竞争方法。例如，在1/16的CityScapes分区协议下，RESNET-18和MOBILENET-V2主链的性能分别增长了11.5％和4.6％。尽管模型骨干的拖曳量被3.4-5.3倍（RESNET-18）和38.7-59.6X（MobileNetV2）压缩，但该模型旨在实现令人满意的分割结果。

深度学习的巨大成功主要是由于大规模的网络架构和高质量的培训数据。但是，在具有有限的内存和成像能力的便携式设备上部署最近的深层模型仍然挑战。一些现有的作品通过知识蒸馏进行了压缩模型。不幸的是，这些方法不能处理具有缩小图像质量的图像，例如低分辨率（LR）图像。为此，我们采取了开创性的努力，从高分辨率（HR）图像到达将处理LR图像的紧凑型网络模型中学习的繁重网络模型中蒸馏有用的知识，从而推动了新颖的像素蒸馏的当前知识蒸馏技术。为实现这一目标，我们提出了一名教师助理 - 学生（TAS）框架，将知识蒸馏分解为模型压缩阶段和高分辨率表示转移阶段。通过装备新颖的特点超分辨率（FSR）模块，我们的方法可以学习轻量级网络模型，可以实现与重型教师模型相似的准确性，但参数更少，推理速度和较低分辨率的输入。在三个广泛使用的基准，\即，幼崽200-2011，Pascal VOC 2007和ImageNetsub上的综合实验证明了我们方法的有效性。

近年来，深度卷积神经网络在病理学图像分割方面取得了重大进展。然而，病理图像分割遇到困境，其中更高绩效网络通常需要更多的计算资源和存储。由于病理图像的固有高分辨率，这种现象限制了实际场景中的高精度网络的就业。为了解决这个问题，我们提出了一种用于病理胃癌细分的新型跨层相关（COCO）知识蒸馏网络。知识蒸馏，通过从繁琐的网络从知识转移提高紧凑型网络的性能的一般技术。具体而言，我们的Coco Distillnet模拟了不同层之间的通道混合空间相似性的相关性，然后将这些知识从预培训的繁琐的教师网络传送到非培训的紧凑学生网络。此外，我们还利用了对抗性学习策略来进一步提示被称为对抗性蒸馏（AD）的蒸馏程序。此外，为了稳定我们的培训程序，我们利用无监督的释义模块（PM）来提高教师网络中的知识释义。结果，对胃癌细分数据集进行的广泛实验表明了Coco Distillnet的突出能力，实现了最先进的性能。

一致性损失在解决新监督学习研究中的问题方面发挥了关键作用。然而，具有一致性损失的现存研究仅限于其对分类任务的应用;关于半监督语义分割的现存研究依赖于像素明智的分类，这不反映预测中特征的结构化性质。我们提出了一个结构化的一致性损失，以解决现存研究的这种限制。结构化的一致性损失促进了教师和学生网络之间的像素间相似性的一致性。具体而言，与Cutmix的协作通过降低计算负担急剧性地，优化了半监控语义分割的高效性能，通过降低计算负担。建议方法的优越性通过城市展开核实; Citycapes通过验证和测试数据的基准结果分别为81.9 miou和83.84 miou。这在CityCapes基准套件的像素级语义标记任务中排名第一。据我们所知，我们是第一个在语义细分中展示最先进的半监督学习的优势。

最近的非本地自我关注方法已经证明是有效地捕获用于语义细分的远程依赖性。这些方法通常形成RC * C的相似性图（通过压缩空间尺寸）或rhW * HW（通过压缩通道）来描述沿通道或空间尺寸的特征关系，其中C是通道，H和W的数量输入特征映射的空间尺寸。然而，这种做法倾向于沿着其他尺寸的浓缩特征依赖性，因此引起注意丢失，这可能导致小型/薄类别或大物体内部不一致的分割结果。为了解决这个问题，我们提出了一种重新的方法，即完全注意网络（FLANET），以编码单个相似性图中的空间和频道注意，同时保持高计算效率。具体地，对于每个频道图，我们的枫套可以通过新颖的完全注意模块收获来自所有其他信道地图的特征响应和相关的空间位置。我们的新方法在三个具有挑战性的语义细分数据集中实现了最先进的性能，即在城市景观测试集，ADE20K验证集和Pascal VOC测试集中的83.6％，46.99％和88.5％ 。

知识蒸馏已成功地应用于各种任务。当前的蒸馏算法通常通过模仿教师的产出来改善学生的表现。本文表明，教师还可以通过指导学生的功能恢复来提高学生的代表权。从这个角度来看，我们提出了掩盖的生成蒸馏（MGD），这很简单：我们掩盖了学生功能的随机像素，并强迫它通过简单的块生成教师的完整功能。 MGD是一种真正的基于特征的蒸馏方法，可用于各种任务，包括图像分类，对象检测，语义分割和实例分割。我们在具有广泛数据集的不同模型上进行了实验，结果表明所有学生都取得了出色的改进。值得注意的是，我们将RESNET-18从69.90％提高到71.69％的Imagenet Top-1精度，带有Resnet-50骨架的视网膜从37.4到41.0界盒映射，基于Resnet-50的独奏从33.1到33.1至36.2 Mask Map和DeepLabV3， 18从73.20到76.02 miou。我们的代码可在https://github.com/yzd-v/mgd上找到。

当前弱监督的语义分割（WSSS）框架通常包含分离的掩模 - 细化模型和主要语义区域挖掘模型。这些方法将包含冗余特征提取骨干网和偏置的学习目标，使其计算复杂但是解决WSSS任务的子最优。为了解决这个问题，本文建立了一个紧凑的学习框架，将分类和掩码精细组件嵌入统一的深层模型。通过共享特征提取骨干通，我们的模型能够促进两个组件之间的知识共享，同时保留低计算复杂性。为了鼓励高质量的知识互动，我们提出了一种新颖的替代自我双重教学（ASDT）机制。与传统蒸馏策略不同，我们模型中的两个教师分支的知识通过脉冲宽度调制（PWM）替代地蒸馏到学生分支，该脉冲宽度调制（PWM）产生PW波形选择信号以引导知识蒸馏过程。通过这种方式，学生分支可以帮助阻止模型落入由教师分支提供的不完美知识引起的局部最低解决方案。 Pascal VOC的综合实验2012和Coco-Stuff 10K展示了拟议的替代自我双重教学机制的有效性以及我们方法的新的最新性能。

Most existing distillation methods ignore the flexible role of the temperature in the loss function and fix it as a hyper-parameter that can be decided by an inefficient grid search. In general, the temperature controls the discrepancy between two distributions and can faithfully determine the difficulty level of the distillation task. Keeping a constant temperature, i.e., a fixed level of task difficulty, is usually sub-optimal for a growing student during its progressive learning stages. In this paper, we propose a simple curriculum-based technique, termed Curriculum Temperature for Knowledge Distillation (CTKD), which controls the task difficulty level during the student's learning career through a dynamic and learnable temperature. Specifically, following an easy-to-hard curriculum, we gradually increase the distillation loss w.r.t. the temperature, leading to increased distillation difficulty in an adversarial manner. As an easy-to-use plug-in technique, CTKD can be seamlessly integrated into existing knowledge distillation frameworks and brings general improvements at a negligible additional computation cost. Extensive experiments on CIFAR-100, ImageNet-2012, and MS-COCO demonstrate the effectiveness of our method. Our code is available at https://github.com/zhengli97/CTKD.

使用输入图像，功能或网络扰动的一致性学习已经显示出半监督语义分割的显着结果，但这种方法可能受到未准确的未标记训练图像的预测的严重影响。这些不准确的预测有两种后果：1）基于“严格”的跨熵（CE）损失的培训可以容易地过度造成预测错误，导致确认偏见; 2）应用于这些不准确的预测的扰动将使用可能错误的预测作为训练信号，降低一致性学习。在本文中，我们解决了具有新颖的教师（MT）模型的一致性学习方法的预测准确性问题，包括新的辅助教师，并通过更严格的信心更换MT的均方误差（MSE） - 加权交叉熵（CONF-CE）损失。该模型的准确预测使我们能够利用网络，输入数据和特征扰动的具有挑战性的组合，以改善特征扰动的一致性学习概括，其中包括新的对抗扰动。 Public基准的结果表明，我们的方法通过现场上一个SOTA方法实现了显着的改进。

In real teaching scenarios, an excellent teacher always teaches what he (or she) is good at but the student is not. This method gives the student the best assistance in making up for his (or her) weaknesses and becoming a good one overall. Enlightened by this, we introduce the approach to the knowledge distillation framework and propose a data-based distillation method named ``Teaching what you Should Teach (TST)''. To be specific, TST contains a neural network-based data augmentation module with the priori bias, which can assist in finding what the teacher is good at while the student are not by learning magnitudes and probabilities to generate suitable samples. By training the data augmentation module and the generalized distillation paradigm in turn, a student model that has excellent generalization ability can be created. To verify the effectiveness of TST, we conducted extensive comparative experiments on object recognition (CIFAR-100 and ImageNet-1k), detection (MS-COCO), and segmentation (Cityscapes) tasks. As experimentally demonstrated, TST achieves state-of-the-art performance on almost all teacher-student pairs. Furthermore, we conduct intriguing studies of TST, including how to solve the performance degradation caused by the stronger teacher and what magnitudes and probabilities are needed for the distillation framework.

Jaccard索引，也称为交叉联盟（iou），是图像语义分段中最关键的评估度量之一。然而，由于学习目的既不可分解也不是可分解的，则iou得分的直接优化是非常困难的。虽然已经提出了一些算法来优化其代理，但没有提供泛化能力的保证。在本文中，我们提出了一种边缘校准方法，可以直接用作学习目标，在数据分布上改善IOO的推广，通过刚性下限为基础。本方案理论上，根据IOU分数来确保更好的分割性能。我们评估了在七个图像数据集中所提出的边缘校准方法的有效性，显示使用深度分割模型的其他学习目标的IOU分数大量改进。