mobileNet

MobileNet V1

1、为什么要设计mobilenet？

为移动端和嵌入式端深度学习应用设计的网络，使得在cpu上也能达到理想的速度要求。

2、mobilenet的结构

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3、mobilenet网络的特点。

轻量化
放弃pooling直接采用stride = 2进行卷积运算

4、创新点

1：depthwise separable convolutions

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标准卷积：
图（a）：特点是卷积核的通道数等于输入特征图的通道数
depthwise卷积：
图（b）：特点是卷积核的通道数为1
1x1卷积：（pointwise卷积）
本质上就是1x1的卷积核，通道数等于输入特征图的通道数。
在设计网络是一个depthwise 和1x1卷积以及BN、relu的结构关系如图：

image.png

2：用两个超参数来控制网络计算速度与准确度之间的平衡。
宽度调节参数：
分辨率参数：

5、计算量分析

depthwise separable convolution 计算量分析为：

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第一项表示的是DW3x3卷积部分的计算量，第二项是1x1卷积部分的计算量。
普通卷积计算量为：

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两者的比值为（此处省略了宽度超参数和分辨率超参数）： image.png

N是feature maps的通道数，通常很大，一般会大于10，而DkxDk是卷积核的size，一般为9。所以该比值是小于1的数，因此depthwise separable convolution 相比于标准的卷积会减少计算量。

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2、mobilenet v2

1、 为什么要提出mobilenet V2

为移动端和嵌入式端深度学习应用设计的网络，使得在cpu上也能达到理想的速度要求。是mobilenetV1的升级版。

2、mobilenetv2 与mobilenetV1 不同点：

1、引入了shortcut结构（残差网络）
2、在进行depthwise之前先进行1x1的卷积增加feature map的通道数，实现feature maps的扩张。（inverted residual block，一般的residual block是两头channel多总监featuremap的通道少(沙漏形态)。而inverted residual block是两头通道少，中间feature的通道多(梭子形态)）
3、pointwise结束之后弃用relu激活函数，改用linear激活函数，来防止relu对特征的破坏。

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3、扩张feature通道数之后的计算量分析

在inverted residual block中进行1x1卷积增大通道个数，目的是为了提高效果，但是这样计算量又增加了。这个确实，但是和mobilenet v1相比计算量增加了。如果是和标准卷积相比，由于增大通道数之后还是用的dw和pw，所以参数量和计算量都很小。

3、自己的感悟

第一次看mobilenet的时候认为其实就是将标准卷积换成了dw和pw，认为就是强行一损失精度为代价提升速度。但深入了解之后发现有很多细节：
1、dw卷积并非标准卷积中的单核卷积，因为dw卷积没有让通道之间的数据产生信息交流。
2、pw卷积接在dw卷积之后使通道之间产生信息的交互。 同时pw卷积将feature嵌入到低维子空间，用更低通道的feature map存储信息。
3、在使用残差网络时使用 “扩张”-dw卷积-“降维”的结构，扩张的目的是提升网络模型的效果。

4、关于relu6，其公式为 image.png
relu6一般在低精度运算中使用，在移动端设备中很受欢迎。和relu相比，relu6的输出被限制在了一个固定区间内。