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。

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。

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。

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。

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。

Recently, large-scale pre-trained models have shown their advantages in many tasks. However, due to the huge computational complexity and storage requirements, it is challenging to apply the large-scale model to real scenes. A common solution is knowledge distillation which regards the large-scale model as a teacher model and helps to train a small student model to obtain a competitive performance. Cross-task Knowledge distillation expands the application scenarios of the large-scale pre-trained model. Existing knowledge distillation works focus on directly mimicking the final prediction or the intermediate layers of the teacher model, which represent the global-level characteristics and are task-specific. To alleviate the constraint of different label spaces, capturing invariant intrinsic local object characteristics (such as the shape characteristics of the leg and tail of the cattle and horse) plays a key role. Considering the complexity and variability of real scene tasks, we propose a Prototype-guided Cross-task Knowledge Distillation (ProC-KD) approach to transfer the intrinsic local-level object knowledge of a large-scale teacher network to various task scenarios. First, to better transfer the generalized knowledge in the teacher model in cross-task scenarios, we propose a prototype learning module to learn from the essential feature representation of objects in the teacher model. Secondly, for diverse downstream tasks, we propose a task-adaptive feature augmentation module to enhance the features of the student model with the learned generalization prototype features and guide the training of the student model to improve its generalization ability. The experimental results on various visual tasks demonstrate the effectiveness of our approach for large-scale model cross-task knowledge distillation scenes.

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。

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。

知识蒸馏（KD）在将学习表征从大型模型（教师）转移到小型模型（学生）方面表现出非常有希望的能力。但是，随着学生和教师之间的容量差距变得更大，现有的KD方法无法获得更好的结果。我们的工作表明，“先验知识”对KD至关重要，尤其是在应用大型老师时。特别是，我们提出了动态的先验知识（DPK），该知识将教师特征的一部分作为特征蒸馏之前的先验知识。这意味着我们的方法还将教师的功能视为“输入”，而不仅仅是``目标''。此外，我们根据特征差距动态调整训练阶段的先验知识比率，从而引导学生在适当的困难中。为了评估所提出的方法，我们对两个图像分类基准（即CIFAR100和Imagenet）和一个对象检测基准（即MS Coco）进行了广泛的实验。结果表明，在不同的设置下，我们方法在性能方面具有优势。更重要的是，我们的DPK使学生模型的表现与教师模型的表现呈正相关，这意味着我们可以通过应用更大的教师进一步提高学生的准确性。我们的代码将公开用于可重复性。

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.

Unlike existing knowledge distillation methods focus on the baseline settings, where the teacher models and training strategies are not that strong and competing as state-of-the-art approaches, this paper presents a method dubbed DIST to distill better from a stronger teacher. We empirically find that the discrepancy of predictions between the student and a stronger teacher may tend to be fairly severer. As a result, the exact match of predictions in KL divergence would disturb the training and make existing methods perform poorly. In this paper, we show that simply preserving the relations between the predictions of teacher and student would suffice, and propose a correlation-based loss to capture the intrinsic inter-class relations from the teacher explicitly. Besides, considering that different instances have different semantic similarities to each class, we also extend this relational match to the intra-class level. Our method is simple yet practical, and extensive experiments demonstrate that it adapts well to various architectures, model sizes and training strategies, and can achieve state-of-the-art performance consistently on image classification, object detection, and semantic segmentation tasks. Code is available at: https://github.com/hunto/DIST_KD .

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。

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。

知识蒸馏已成为获得紧凑又有效模型的重要方法。为实现这一目标，培训小型学生模型以利用大型训练有素的教师模型的知识。然而，由于教师和学生之间的能力差距，学生的表现很难达到老师的水平。关于这个问题，现有方法建议通过代理方式减少教师知识的难度。我们认为这些基于代理的方法忽视了教师的知识损失，这可能导致学生遇到容量瓶颈。在本文中，我们从新的角度来缓解能力差距问题，以避免知识损失的目的。我们建议通过对抗性协作学习建立一个更有力的学生，而不是牺牲教师的知识。为此，我们进一步提出了一种逆势协作知识蒸馏（ACKD）方法，有效提高了知识蒸馏的性能。具体来说，我们用多个辅助学习者构建学生模型。同时，我们设计了对抗的对抗性协作模块（ACM），引入注意机制和对抗的学习，以提高学生的能力。四个分类任务的广泛实验显示了拟议的Ackd的优越性。

Knowledge distillation aims at transferring knowledge acquired in one model (a teacher) to another model (a student) that is typically smaller. Previous approaches can be expressed as a form of training the student to mimic output activations of individual data examples represented by the teacher. We introduce a novel approach, dubbed relational knowledge distillation (RKD), that transfers mutual relations of data examples instead. For concrete realizations of RKD, we propose distance-wise and angle-wise distillation losses that penalize structural differences in relations. Experiments conducted on different tasks show that the proposed method improves educated student models with a significant margin. In particular for metric learning, it allows students to outperform their teachers' performance, achieving the state of the arts on standard benchmark datasets.

One of the most efficient methods for model compression is hint distillation, where the student model is injected with information (hints) from several different layers of the teacher model. Although the selection of hint points can drastically alter the compression performance, conventional distillation approaches overlook this fact and use the same hint points as in the early studies. Therefore, we propose a clustering based hint selection methodology, where the layers of teacher model are clustered with respect to several metrics and the cluster centers are used as the hint points. Our method is applicable for any student network, once it is applied on a chosen teacher network. The proposed approach is validated in CIFAR-100 and ImageNet datasets, using various teacher-student pairs and numerous hint distillation methods. Our results show that hint points selected by our algorithm results in superior compression performance compared to state-of-the-art knowledge distillation algorithms on the same student models and datasets.

自我训练在半监督学习中表现出巨大的潜力。它的核心思想是使用在标记数据上学习的模型来生成未标记样本的伪标签，然后自我教学。为了获得有效的监督，主动尝试通常会采用动量老师进行伪标签的预测，但要观察确认偏见问题，在这种情况下，错误的预测可能会提供错误的监督信号并在培训过程中积累。这种缺点的主要原因是，现行的自我训练框架充当以前的知识指导当前状态，因为老师仅与过去的学生更新。为了减轻这个问题，我们提出了一种新颖的自我训练策略，该策略使模型可以从未来学习。具体而言，在每个培训步骤中，我们都会首先优化学生（即，在不将其应用于模型权重的情况下缓存梯度），然后用虚拟未来的学生更新老师，最后要求老师为伪标记生产伪标签目前的学生作为指导。这样，我们设法提高了伪标签的质量，从而提高了性能。我们还通过深入（FST-D）和广泛（FST-W）窥视未来，开发了我们未来自我训练（FST）框架的两个变体。将无监督的域自适应语义分割和半监督语义分割的任务作为实例，我们在广泛的环境下实验表明了我们方法的有效性和优越性。代码将公开可用。

与常规知识蒸馏（KD）不同，自我KD允许网络在没有额外网络的任何指导的情况下向自身学习知识。本文提议从图像混合物（Mixskd）执行自我KD，将这两种技术集成到统一的框架中。 Mixskd相互蒸馏以图形和概率分布在随机的原始图像和它们的混合图像之间以有意义的方式。因此，它通过对混合图像进行监督信号进行建模来指导网络学习跨图像知识。此外，我们通过汇总多阶段功能图来构建一个自学老师网络，以提供软标签以监督骨干分类器，从而进一步提高自我增强的功效。图像分类和转移学习到对象检测和语义分割的实验表明，混合物KD优于其他最先进的自我KD和数据增强方法。该代码可在https://github.com/winycg/self-kd-lib上找到。

主流对象检测器通常由两个子任务组成，包括由两个并行头部实现的分类和回归任务。这种经典的设计范式不可避免地会导致分类得分和本地化质量（IOU）之间的空间分布不一致。因此，本文从知识蒸馏的角度来减轻这种错位。首先，我们观察到，与轻量级学生相比，庞大的老师获得的和谐预测比例更高。基于这个有趣的观察，设计了一种新颖的和谐评分（HS），以估计分类和回归质量的一致性。 HS对两个子任务之间的关系进行建模，并被视为先验知识，以促进学生的和谐预测。其次，这种空间未对准将在提炼特征时会导致选择性区域的选择。为了减轻这个问题，通过灵活平衡分类和回归任务的贡献，提出了一种新颖的任务功能蒸馏（TFD）。最终，HD和TFD构成了所提出的方法，称为任务均衡蒸馏（TBD）。广泛的实验证明了该方法的巨大潜力和概括。具体而言，当配备TBD时，带有Resnet-50的视网膜在可可基准下获得41.0地图，表现优于最近的FGD和FRS。