Currently, the neural network architecture design is mostly guided by the indirect metric of computation complexity, i.e., FLOPs. However, the direct metric, e.g., speed, also depends on the other factors such as memory access cost and platform characterics. Thus, this work proposes to evaluate the direct metric on the target platform, beyond only considering FLOPs. Based on a series of controlled experiments, this work derives several practical guidelines for efficient network design. Accordingly, a new architecture is presented, called ShuffleNet V2.Comprehensive ablation experiments verify that our model is the stateof-the-art in terms of speed and accuracy tradeoff.

We introduce an extremely computation-efficient CNN architecture named ShuffleNet, which is designed specially for mobile devices with very limited computing power (e.g., 10-150 MFLOPs). The new architecture utilizes two new operations, pointwise group convolution and channel shuffle, to greatly reduce computation cost while maintaining accuracy. Experiments on ImageNet classification and MS COCO object detection demonstrate the superior performance of ShuffleNet over other structures, e.g. lower top-1 error (absolute 7.8%) than recent MobileNet [12] on Ima-geNet classification task, under the computation budget of 40 MFLOPs. On an ARM-based mobile device, ShuffleNet achieves ∼13× actual speedup over AlexNet while maintaining comparable accuracy.

由于存储器和计算资源有限，部署在移动设备上的卷积神经网络（CNNS）是困难的。我们的目标是通过利用特征图中的冗余来设计包括CPU和GPU的异构设备的高效神经网络，这很少在神经结构设计中进行了研究。对于类似CPU的设备，我们提出了一种新颖的CPU高效的Ghost（C-Ghost）模块，以生成从廉价操作的更多特征映射。基于一组内在的特征映射，我们使用廉价的成本应用一系列线性变换，以生成许多幽灵特征图，可以完全揭示内在特征的信息。所提出的C-Ghost模块可以作为即插即用组件，以升级现有的卷积神经网络。 C-Ghost瓶颈旨在堆叠C-Ghost模块，然后可以轻松建立轻量级的C-Ghostnet。我们进一步考虑GPU设备的有效网络。在建筑阶段的情况下，不涉及太多的GPU效率（例如，深度明智的卷积），我们建议利用阶段明智的特征冗余来制定GPU高效的幽灵（G-GHOST）阶段结构。舞台中的特征被分成两个部分，其中使用具有较少输出通道的原始块处理第一部分，用于生成内在特征，另一个通过利用阶段明智的冗余来生成廉价的操作。在基准测试上进行的实验证明了所提出的C-Ghost模块和G-Ghost阶段的有效性。 C-Ghostnet和G-Ghostnet分别可以分别实现CPU和GPU的准确性和延迟的最佳权衡。代码可在https://github.com/huawei-noah/cv-backbones获得。

Feature reuse has been a key technique in light-weight convolutional neural networks (CNNs) design. Current methods usually utilize a concatenation operator to keep large channel numbers cheaply (thus large network capacity) by reusing feature maps from other layers. Although concatenation is parameters- and FLOPs-free, its computational cost on hardware devices is non-negligible. To address this, this paper provides a new perspective to realize feature reuse via structural re-parameterization technique. A novel hardware-efficient RepGhost module is proposed for implicit feature reuse via re-parameterization, instead of using concatenation operator. Based on the RepGhost module, we develop our efficient RepGhost bottleneck and RepGhostNet. Experiments on ImageNet and COCO benchmarks demonstrate that the proposed RepGhostNet is much more effective and efficient than GhostNet and MobileNetV3 on mobile devices. Specially, our RepGhostNet surpasses GhostNet 0.5x by 2.5% Top-1 accuracy on ImageNet dataset with less parameters and comparable latency on an ARM-based mobile phone.

Deploying convolutional neural networks (CNNs) on embedded devices is difficult due to the limited memory and computation resources. The redundancy in feature maps is an important characteristic of those successful CNNs, but has rarely been investigated in neural architecture design. This paper proposes a novel Ghost module to generate more feature maps from cheap operations. Based on a set of intrinsic feature maps, we apply a series of linear transformations with cheap cost to generate many ghost feature maps that could fully reveal information underlying intrinsic features. The proposed Ghost module can be taken as a plug-and-play component to upgrade existing convolutional neural networks. Ghost bottlenecks are designed to stack Ghost modules, and then the lightweight Ghost-Net can be easily established. Experiments conducted on benchmarks demonstrate that the proposed Ghost module is an impressive alternative of convolution layers in baseline models, and our GhostNet can achieve higher recognition performance (e.g. 75.7% top-1 accuracy) than MobileNetV3 with similar computational cost on the ImageNet ILSVRC-2012 classification dataset. Code is available at https: //github.com/huawei-noah/ghostnet.

在这项工作中，我们提出了一种方法，以准确评估和比较有效的神经网络构建块的性能，以硬件感知方式进行计算机视觉。我们的比较使用了基于设计空间的随机采样网络的帕累托前沿来捕获潜在的准确性/复杂性权衡。我们表明，我们的方法允许通过以前的比较范例获得的信息匹配，但对硬件成本和准确性之间的关系提供了更多见解。我们使用我们的方法来分析不同的构件并评估其在一系列嵌入式硬件平台上的性能。这突出了基准构建块作为神经网络设计过程中的预选步骤的重要性。我们表明，选择合适的构件可以在特定硬件ML加速器上加快推理的速度2倍。

我们从实际应用的角度重新审视了现有的出色变压器。他们中的大多数甚至不如基本的重新连接系列效率那么高，并且偏离了现实的部署方案。这可能是由于当前的标准测量计算效率，例如FLOPS或参数是单方面的，次优的和对硬件的不敏感的。因此，本文直接将特定硬件的紧张延迟视为效率指标，该指标提供了涉及计算能力，内存成本和带宽的更全面的反馈。基于一系列受控实验，这项工作为面向浓度和部署的网络设计提供了四个实用指南，例如，在阶段级别，早期的变压器和晚期CNN，在Block Level的早期CNN和Late Transformer。因此，提出了一个面向Tensortrt的变压器家族，缩写为TRT-VIT。广泛的实验表明，在不同的视觉任务（例如，图像分类，对象检测和语义细分）方面，TRT-VIT显着优于现有的Convnet和视觉变压器。例如，在82.7％的Imagenet-1k Top-1精度下，TRT-VIT比CSWIN快2.7 $ \ times $，比双胞胎快2.0 $ \ times $。在MS-COCO对象检测任务上，TRT-VIT与双胞胎达到可比的性能，而推理速度则增加了2.8 $ \ times $。

We present the next generation of MobileNets based on a combination of complementary search techniques as well as a novel architecture design. MobileNetV3 is tuned to mobile phone CPUs through a combination of hardwareaware network architecture search (NAS) complemented by the NetAdapt algorithm and then subsequently improved through novel architecture advances. This paper starts the exploration of how automated search algorithms and network design can work together to harness complementary approaches improving the overall state of the art. Through this process we create two new MobileNet models for release: MobileNetV3-Large and MobileNetV3-Small which are targeted for high and low resource use cases. These models are then adapted and applied to the tasks of object detection and semantic segmentation. For the task of semantic segmentation (or any dense pixel prediction), we propose a new efficient segmentation decoder Lite Reduced Atrous Spatial Pyramid Pooling (LR-ASPP). We achieve new state of the art results for mobile classification, detection and segmentation. MobileNetV3-Large is 3.2% more accurate on ImageNet classification while reducing latency by 20% compared to MobileNetV2. MobileNetV3-Small is 6.6% more accurate compared to a MobileNetV2 model with comparable latency. MobileNetV3-Large detection is over 25% faster at roughly the same accuracy as Mo-bileNetV2 on COCO detection. MobileNetV3-Large LR-ASPP is 34% faster than MobileNetV2 R-ASPP at similar accuracy for Cityscapes segmentation.

为了实现不断增长的准确性，通常会开发大型和复杂的神经网络。这样的模型需要高度的计算资源，因此不能在边缘设备上部署。由于它们在几个应用领域的有用性，建立资源有效的通用网络非常感兴趣。在这项工作中，我们努力有效地结合了CNN和变压器模型的优势，并提出了一种新的有效混合体系结构。特别是在EDGENEXT中，我们引入了分裂深度转置注意力（SDTA）编码器，该编码器将输入张量分解为多个通道组，并利用深度旋转以及跨通道维度的自我注意力，以隐含地增加接受场并编码多尺度特征。我们在分类，检测和分割任务上进行的广泛实验揭示了所提出的方法的优点，优于相对较低的计算要求的最先进方法。我们具有130万参数的EDGENEXT模型在Imagenet-1k上达到71.2 \％TOP-1的精度，超过移动设备的绝对增益为2.2 \％，而拖鞋减少了28 \％。此外，我们具有560万参数的EDGENEXT模型在Imagenet-1k上达到了79.4 \％TOP-1的精度。代码和模型可在https://t.ly/_vu9上公开获得。

本文分析了面部检测体系结构的设计选择，以提高计算成本和准确性之间的效率。具体而言，我们重新检查了标准卷积块作为面部检测的轻质骨干结构的有效性。与当前的轻质体系结构设计的趋势（大量利用了可分开的卷积层）不同，我们表明，使用类似的参数大小时，大量通道绕的标准卷积层可以实现更好的准确性和推理速度。关于目标数据域的特征的分析，该观察结果得到了支持。根据我们的观察，我们建议使用高度降低的通道使用Resnet，与其他移动友好网络（例如Mobilenet-V1，-V2，-V3）相比，它具有高度效率。从广泛的实验中，我们表明所提出的主链可以以更快的推理速度替换最先进的面部检测器的主链。此外，我们进一步提出了一种最大化检测性能的新功能聚合方法。我们提出的检测器ERESFD获得了更宽的面部硬子子集的80.4％地图，该图仅需37.7 ms即可在CPU上进行VGA图像推断。代码将在https://github.com/clovaai/eresfd上找到。

我们提出了一种多移民通道（MGIC）方法，该方法可以解决参数数量相对于标准卷积神经网络（CNN）中的通道数的二次增长。因此，我们的方法解决了CNN中的冗余，这也被轻量级CNN的成功所揭示。轻巧的CNN可以达到与参数较少的标准CNN的可比精度。但是，权重的数量仍然随CNN的宽度四倍地缩放。我们的MGIC体系结构用MGIC对应物代替了每个CNN块，该块利用了小组大小的嵌套分组卷积的层次结构来解决此问题。因此，我们提出的架构相对于网络的宽度线性扩展，同时保留了通道的完整耦合，如标准CNN中。我们对图像分类，分割和点云分类进行的广泛实验表明，将此策略应用于Resnet和MobilenetV3等不同体系结构，可以减少参数的数量，同时获得相似或更好的准确性。

深度学习技术在各种任务中都表现出了出色的有效性，并且深度学习具有推进多种应用程序（包括在边缘计算中）的潜力，其中将深层模型部署在边缘设备上，以实现即时的数据处理和响应。一个关键的挑战是，虽然深层模型的应用通常会产生大量的内存和计算成本，但Edge设备通常只提供非常有限的存储和计算功能，这些功能可能会在各个设备之间差异很大。这些特征使得难以构建深度学习解决方案，以释放边缘设备的潜力，同时遵守其约束。应对这一挑战的一种有希望的方法是自动化有效的深度学习模型的设计，这些模型轻巧，仅需少量存储，并且仅产生低计算开销。该调查提供了针对边缘计算的深度学习模型设计自动化技术的全面覆盖。它提供了关键指标的概述和比较，这些指标通常用于量化模型在有效性，轻度和计算成本方面的水平。然后，该调查涵盖了深层设计自动化技术的三类最新技术：自动化神经体系结构搜索，自动化模型压缩以及联合自动化设计和压缩。最后，调查涵盖了未来研究的开放问题和方向。

多尺度学习框架已被视为一种能够提高语义分割的能力类别。然而，这个问题并不是微不足道的，尤其是对于现实世界的部署，通常需要高效率推理潜伏期。在本文中，我们彻底分析了卷积块的设计（卷积的类型和卷积中的频道数量），以及跨多个尺度的相互作用方式，所有这些都是从轻量级的语义分割的角度来看。通过这样的深入比较，我们综述了三个原则，因此设计了轻巧且逐渐估计的网络（LPS-NET），这些网络以贪婪的方式在新颖地扩展了网络复杂性。从技术上讲，LPS-NET首先利用了建立小型网络的原则。然后，LPS-NET通过扩展单个维度（卷积块的数量，通道数量或输入分辨率）来逐步扩展到较大网络，以实现最佳的速度/准确性交易。在三个数据集上进行的广泛实验始终证明了LPS-NET优于几种有效的语义分割方法。更值得注意的是，我们的LPS-NET在CityScapes测试套装上达到73.4％MIOU，NVIDIA GTX 1080TI的速度为413.5fps，导致绩效提高1.5％，对抗最高的速度为65％ - ART STDC。代码可在\ url {https://github.com/yihengzhang-cv/lps-net}中获得。

随着计算机愿景任务中的神经网络的不断发展，越来越多的网络架构取得了突出的成功。作为最先进的神经网络架构之一，DenSenet捷径所有特征映射都可以解决模型深度的问题。虽然这种网络架构在低MAC（乘法和累积）上具有优异的准确性，但它需要过度推理时间。为了解决这个问题，HardNet减少了特征映射之间的连接，使得其余连接类似于谐波。然而，这种压缩方法可能导致模型精度和增加的MAC和模型大小降低。该网络架构仅减少了内存访问时间，需要改进其整体性能。因此，我们提出了一种新的网络架构，使用阈值机制来进一步优化连接方法。丢弃不同卷积层的不同数量的连接以压缩阈值中的特征映射。所提出的网络架构使用了三个数据集，CiFar-10，CiFar-100和SVHN，以评估图像分类的性能。实验结果表明，与DENSENET相比，阈值可降低推理时间高达60％，并且在这些数据集上的硬盘相比，训练速度快高达35％的训练速度和20％的误差率降低。

大多数现有的深神经网络都是静态的，这意味着它们只能以固定的复杂性推断。但资源预算可以大幅度不同。即使在一个设备上，实惠预算也可以用不同的场景改变，并且对每个所需预算的反复培训网络是非常昂贵的。因此，在这项工作中，我们提出了一种称为Mutualnet的一般方法，以训练可以以各种资源约束运行的单个网络。我们的方法列举了具有各种网络宽度和输入分辨率的模型配置队列。这种相互学习方案不仅允许模型以不同的宽度分辨率配置运行，而且还可以在这些配置之间传输独特的知识，帮助模型来学习更强大的表示。 Mutualnet是一般的培训方法，可以应用于各种网络结构（例如，2D网络：MobileNets，Reset，3D网络：速度，X3D）和各种任务（例如，图像分类，对象检测，分段和动作识别），并证明了实现各种数据集的一致性改进。由于我们只培训了这一模型，它对独立培训多种型号而言，它也大大降低了培训成本。令人惊讶的是，如果动态资源约束不是一个问题，则可以使用Mutualnet来显着提高单个网络的性能。总之，Mutualnet是静态和自适应，2D和3D网络的统一方法。代码和预先训练的模型可用于\ url {https://github.com/tayang1122/mutualnet}。

Designing convolutional neural networks (CNN) for mobile devices is challenging because mobile models need to be small and fast, yet still accurate. Although significant efforts have been dedicated to design and improve mobile CNNs on all dimensions, it is very difficult to manually balance these trade-offs when there are so many architectural possibilities to consider. In this paper, we propose an automated mobile neural architecture search (MNAS) approach, which explicitly incorporate model latency into the main objective so that the search can identify a model that achieves a good trade-off between accuracy and latency. Unlike previous work, where latency is considered via another, often inaccurate proxy (e.g., FLOPS), our approach directly measures real-world inference latency by executing the model on mobile phones. To further strike the right balance between flexibility and search space size, we propose a novel factorized hierarchical search space that encourages layer diversity throughout the network. Experimental results show that our approach consistently outperforms state-of-the-art mobile CNN models across multiple vision tasks. On the ImageNet classification task, our MnasNet achieves 75.2% top-1 accuracy with 78ms latency on a Pixel phone, which is 1.8× faster than MobileNetV2 [29] with 0.5% higher accuracy and 2.3× faster than NASNet [36] with 1.2% higher accuracy. Our MnasNet also achieves better mAP quality than MobileNets for COCO object detection. Code is at https://github.com/tensorflow/tpu/ tree/master/models/official/mnasnet.

基于自我注意力的模型，例如视觉变压器（VIT），已经成为计算机视觉中卷积神经网络（CNN）的一种非常有竞争力的建筑。尽管越来越高的变体具有更高的识别精度，但由于自我注意力的二次复杂性，现有的VIT通常在计算和模型大小中要求。尽管已重新引入了最近的CNN的几种成功设计选择（例如，卷积和分层多阶段结构）已重新引入最近的VIT，但它们仍然不足以满足移动设备的有限资源要求。这激发了最近根据最先进的Mobilenet-V2开发光线的尝试，但仍然留下了性能差距。在这项工作中，在这个研究不足的方向上进一步推动了Edgevits，这是一个新的轻巧vits家族，这首先使基于注意力的视觉模型能够与最佳轻巧的CNN竞争，这准确性和设备效率。这是通过基于自我注意力和卷积的最佳整合而引入高度成本效益的本地 - 全球局（LGL）信息交换瓶颈来实现的。对于设备青年的评估，我们不再依赖诸如拖船或参数的不准确代理，而是采用一种实用的方法来直接专注于设备延迟，以及首次首次提供能源效率。具体而言，我们表明，当考虑准确性的延迟和准确性 - 能量折衷时，我们的模型是帕累托最佳的，在几乎所有情况下都严格占据了其他VIT并与最有效的CNN竞争的严格优势。代码可从https://github.com/saic-fi/edgevit获得。

最近已经设计了一些轻巧的卷积神经网络（CNN）模型，用于遥感对象检测（RSOD）。但是，他们中的大多数只是用可分离的卷积代替了香草卷积，这可能是由于很多精确损失而无法有效的，并且可能无法检测到方向的边界框（OBB）。同样，现有的OBB检测方法很难准确限制CNN预测的对象的形状。在本文中，我们提出了一个有效的面向轻质对象检测器（LO-DET）。具体而言，通道分离聚集（CSA）结构旨在简化可分开的卷积的复杂性，并开发了动态的接收场（DRF）机制，以通过自定义卷积内核及其感知范围来保持高精度，以保持高精度。网络复杂性。 CSA-DRF组件在保持高精度的同时优化了效率。然后，对角支撑约束头（DSC-Head）组件旨在检测OBB，并更准确，更稳定地限制其形状。公共数据集上的广泛实验表明，即使在嵌入式设备上，拟议的LO-DET也可以非常快地运行，具有检测方向对象的竞争精度。

We design a family of image classification architectures that optimize the trade-off between accuracy and efficiency in a high-speed regime. Our work exploits recent findings in attention-based architectures, which are competitive on highly parallel processing hardware. We revisit principles from the extensive literature on convolutional neural networks to apply them to transformers, in particular activation maps with decreasing resolutions. We also introduce the attention bias, a new way to integrate positional information in vision transformers.As a result, we propose LeVIT: a hybrid neural network for fast inference image classification. We consider different measures of efficiency on different hardware platforms, so as to best reflect a wide range of application scenarios. Our extensive experiments empirically validate our technical choices and show they are suitable to most architectures. Overall, LeViT significantly outperforms existing convnets and vision transformers with respect to the speed/accuracy tradeoff. For example, at 80% ImageNet top-1 accuracy, LeViT is 5 times faster than EfficientNet on CPU. We release the code at https: //github.com/facebookresearch/LeViT.

In standard Convolutional Neural Networks (CNNs), the receptive fields of artificial neurons in each layer are designed to share the same size. It is well-known in the neuroscience community that the receptive field size of visual cortical neurons are modulated by the stimulus, which has been rarely considered in constructing CNNs. We propose a dynamic selection mechanism in CNNs that allows each neuron to adaptively adjust its receptive field size based on multiple scales of input information. A building block called Selective Kernel (SK) unit is designed, in which multiple branches with different kernel sizes are fused using softmax attention that is guided by the information in these branches. Different attentions on these branches yield different sizes of the effective receptive fields of neurons in the fusion layer. Multiple SK units are stacked to a deep network termed Selective Kernel Networks (SKNets). On the ImageNet and CIFAR benchmarks, we empirically show that SKNet outperforms the existing state-of-the-art architectures with lower model complexity. Detailed analyses show that the neurons in SKNet can capture target objects with different scales, which verifies the capability of neurons for adaptively adjusting their receptive field sizes according to the input. The code and models are available at https://github.com/implus/SKNet.