Training Compact CNNs for Image Classification Using Dynamic-Coded Filter Fusion

计算机科学 滤波器(信号处理) 人工智能 上下文图像分类 模式识别(心理学) 算法 复合图像滤波器 数学 图像(数学) 计算机视觉
作者
Mingbao Lin,Bohong Chen,Fei Chao,Rongrong Ji
出处
期刊:IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence [IEEE Computer Society]
卷期号:45 (8): 10478-10487 被引量:13
标识
DOI:10.1109/tpami.2023.3259402
摘要

The mainstream approach for filter pruning is usually either to force a hard-coded importance estimation upon a computation-heavy pretrained model to select "important" filters, or to impose a hyperparameter-sensitive sparse constraint on the loss objective to regularize the network training. In this paper, we present a novel filter pruning method, dubbed dynamic-coded filter fusion (DCFF), to derive compact CNNs in a computation-economical and regularization-free manner for efficient image classification. Each filter in our DCFF is first given an inter-similarity distribution with a temperature parameter as a filter proxy, on top of which, a fresh Kullback-Leibler divergence based dynamic-coded criterion is proposed to evaluate the filter importance. In contrast to simply keeping high-score filters in other methods, we propose the concept of filter fusion, i.e., the weighted averages using the assigned proxies, as our preserved filters. We obtain a one-hot inter-similarity distribution as the temperature parameter approaches infinity. Thus, the relative importance of each filter can vary along with the training of the compact CNN, leading to dynamically changeable fused filters without both the dependency on the pretrained model and the introduction of sparse constraints. Extensive experiments on classification benchmarks demonstrate the superiority of our DCFF over the compared counterparts. For example, our DCFF derives a compact VGGNet-16 with only 72.77M FLOPs and 1.06M parameters while reaching top-1 accuracy of 93.47% on CIFAR-10. A compact ResNet-50 is obtained with 63.8% FLOPs and 58.6% parameter reductions, retaining 75.60% top-1 accuracy on ILSVRC-2012. Our code, narrower models and training logs are available at https://github.com/lmbxmu/DCFF.

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