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Inception 系列
目录
1. 概述
GoogLeNet 是 2014 年由 Google 设计的一种新的神经网络结构，其与 VGG 网络并列成为当年 ImageNet 挑战赛的双雄。GoogLeNet 首次引入 Inception 结构，在网络中堆叠该结构使得网络层数达到了 22 层，这也是卷积网络首次超过 20 层的标志。由于在 Inception 结构中使用了 1x1 的卷积用于通道数降维，并且使用了 Global-pooling 代替传统的多 fc 层加工特征的方式，最终的 GoogLeNet 网络的 FLOPS 和参数量远小于 VGG 网络，成为当时神经网络设计的一道亮丽风景线。
InceptionV3 是 Google 对 InceptionV2 的一种改进。首先，InceptionV3 对 Inception 模块进行了优化，同时设计和使用了更多种类的 Inception 模块，与此同时，InceptionV3 中的部分 Inception 模块将较大的方形二维卷积拆成两个较小的非对称卷积，这样可以大幅度节省参数量。
Xception 是 Google 继 Inception 后提出的对 InceptionV3 的另一种改进。在 Xception 中，作者使用了深度可分离卷积代替了传统的卷积操作，该操作大大节省了网络的 FLOPS 和参数量，但是精度反而有所提升。在 DeeplabV3+ 中，作者将 Xception 做了进一步的改进，同时增加了 Xception 的层数，设计出了 Xception65 和 Xception71 的网络。
InceptionV4 是 2016 年由 Google 设计的新的神经网络，当时残差结构风靡一时，但是作者认为仅使用 Inception 结构也可以达到很高的性能。InceptionV4 使用了更多的 Inception module，在 ImageNet 上的精度再创新高。
该系列模型的 FLOPS、参数量以及 T4 GPU 上的预测耗时如下图所示。
上图反映了 Xception 系列和 InceptionV4 的精度和其他指标的关系。其中 Xception_deeplab 与论文结构保持一致，Xception 是 PaddleClas 的改进模型，在预测速度基本不变的情况下，精度提升约 0.6%。关于该改进模型的详细介绍正在持续更新中，敬请期待。
2. 精度、FLOPS 和参数量
| Models | Top1 | Top5 | Reference top1 |
Reference top5 |
FLOPS (G) |
Parameters (M) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| GoogLeNet | 0.707 | 0.897 | 0.698 | 2.880 | 8.460 | |
| Xception41 | 0.793 | 0.945 | 0.790 | 0.945 | 16.740 | 22.690 |
| Xception41 _deeplab |
0.796 | 0.944 | 18.160 | 26.730 | ||
| Xception65 | 0.810 | 0.955 | 25.950 | 35.480 | ||
| Xception65 _deeplab |
0.803 | 0.945 | 27.370 | 39.520 | ||
| Xception71 | 0.811 | 0.955 | 31.770 | 37.280 | ||
| InceptionV3 | 0.791 | 0.946 | 0.788 | 0.944 | 11.460 | 23.830 |
| InceptionV4 | 0.808 | 0.953 | 0.800 | 0.950 | 24.570 | 42.680 |
3. 基于 V100 GPU 的预测速度
| Models | Crop Size | Resize Short Size | FP32 Batch Size=1 (ms) |
FP32 Batch Size=4 (ms) |
FP32 Batch Size=8 (ms) |
|---|---|---|---|---|---|
| GoogLeNet | 224 | 256 | 1.41 | 3.25 | 5.00 |
| Xception41 | 299 | 320 | 3.58 | 8.76 | 16.61 |
| Xception41_ deeplab |
299 | 320 | 3.81 | 9.16 | 17.20 |
| Xception65 | 299 | 320 | 5.45 | 12.78 | 24.53 |
| Xception65_ deeplab |
299 | 320 | 5.65 | 13.08 | 24.61 |
| Xception71 | 299 | 320 | 6.19 | 15.34 | 29.21 |
| InceptionV4 | 299 | 320 | 8.93 | 15.17 | 21.56 |
4. 基于 T4 GPU 的预测速度
| Models | Crop Size | Resize Short Size | FP16 Batch Size=1 (ms) |
FP16 Batch Size=4 (ms) |
FP16 Batch Size=8 (ms) |
FP32 Batch Size=1 (ms) |
FP32 Batch Size=4 (ms) |
FP32 Batch Size=8 (ms) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| GoogLeNet | 299 | 320 | 1.75451 | 3.39931 | 4.71909 | 1.88038 | 4.48882 | 6.94035 |
| Xception41 | 299 | 320 | 2.91192 | 7.86878 | 15.53685 | 4.96939 | 17.01361 | 32.67831 |
| Xception41_ deeplab |
299 | 320 | 2.85934 | 7.2075 | 14.01406 | 5.33541 | 17.55938 | 33.76232 |
| Xception65 | 299 | 320 | 4.30126 | 11.58371 | 23.22213 | 7.26158 | 25.88778 | 53.45426 |
| Xception65_ deeplab |
299 | 320 | 4.06803 | 9.72694 | 19.477 | 7.60208 | 26.03699 | 54.74724 |
| Xception71 | 299 | 320 | 4.80889 | 13.5624 | 27.18822 | 8.72457 | 31.55549 | 69.31018 |
| InceptionV3 | 299 | 320 | 3.67502 | 6.36071 | 9.82645 | 6.64054 | 13.53630 | 22.17355 |
| InceptionV4 | 299 | 320 | 9.50821 | 13.72104 | 20.27447 | 12.99342 | 25.23416 | 43.56121 |