《Non-local Neural Network》复现

• Non-local Neural Network

• 作者公开的源代码-caffe

• 传统的卷积操作一次只是处理的一个局部邻域（local neighborhood），没有考虑到其他位置的像素对其输出的影响。这篇文章呈现的non-local操作能够捕获远距离的像素之间的依赖关系（long-range dependencies）

• non-local公式如下： $$ y_i = \frac{1}{C(x)}\sum_jf(x_i,x_j)g(x_j) $$ 以图像为例，$i, j$为像素位置，$f(·)$表示$i$和$j$之间的关联系数，也可以说是权重，$g(·)$表示像素j的信息，$C(x)$为归一化系数，整个公式表示遍历所有的点$j$，以$f$为权重，将信息$g$进行加权求和

• 输入和输出尺寸相同

• non-local对f和g的形式不敏感

• Non-local block结构如下：

  

• 这个结构设置通道的数量为输入x通道数的一半，这样可以减少计算量，然后通过Wz的来让输出Z跟输出X通道数保持一致，这点参考了ResNet的bottleneck设计

• 这个结构实现起来不复杂，文章这个block添加到ResNet50中，分别添加1（to res4）、5（3 to res4 and 2 to res3）、10个（to every residual block in res3 and res4）non-local block

• 论文做的是视频分类，该代码做的实现的是在MNIST数据集上的分类，添加10个non-local block到ResNet50中

• 由于采用ResNet50，网络的输入尺寸为224x224，所以为了匹配尺寸，强行将28x28pad为224x224，纯粹是为了尺寸的匹配

• 计算图:

  

• 在MNIST上训练结果：

  

• 从打印出来的结果来看训练是正常的，但是不知道为什么损失函数和准确率曲线会是这样

• Reference:

  • CVPR2018-https://arxiv.org/pdf/1711.07971v1.pdf
  • https://github.com/titu1994/keras-non-local-nets
  • https://github.com/nnUyi/Non-Local_Nets-Tensorflow
  • https://github.com/Tencent/tencent-ml-images