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# PP-LCNetV2 系列
# PP-LCNetV2
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## 概述
## 1. 概述
PP-LCNetV2 是在 [PP-LCNet 系列模型](./PP-LCNet.md)的基础上,所提出的针对 Intel CPU 硬件平台设计的计算机视觉骨干网络,该模型更为
骨干网络对计算机视觉下游任务的影响不言而喻,不仅对下游模型的性能影响很大,而且模型效率也极大地受此影响,但现有的大多骨干网络在真实应用中的效率并不理想,特别是缺乏针对 Intel CPU 平台所优化的骨干网络,我们测试了现有的主流轻量级模型,发现在 Intel CPU 平台上的效率并不理想,然而目前 Intel CPU 平台在工业界仍有大量使用场景,因此我们提出了 PP-LCNet 系列模型,PP-LCNetV2 是在 [PP-LCNetV1](./PP-LCNet.md) 基础上所提出的。
在不使用额外数据的前提下,PPLCNetV2_base 模型在图像分类 ImageNet 数据集上能够取得超过 77% 的 Top1 Acc,同时在 Intel CPU 平台仅有 4.4 ms 以下的延迟,如下表所示,其中延时测试基于 Intel(R) Xeon(R) Gold 6271C CPU @ 2.60GHz 硬件平台,OpenVINO 2021.4.2推理平台。
## 2. 设计细节
![](../../images/PP-LCNetV2/net.png)
PP-LCNetV2 模型的网络整体结构如上图所示。PP-LCNetV2 模型是在 PP-LCNetV1 的基础上优化而来,主要使用重参数化策略组合了不同大小卷积核的深度卷积,并优化了点卷积、Shortcut等。
### 2.1 Rep 策略
卷积核的大小决定了卷积层感受野的大小,通过组合使用不同大小的卷积核,能够获取不同尺度的特征,因此 PPLCNetV2 在 Stage3、Stage4 中,在同一层组合使用 kernel size 分别为 5、3、1 的 DW 卷积,同时为了避免对模型效率的影响,使用重参数化(Re parameterization,Rep)策略对同层的 DW 卷积进行融合,如下图所示。
![](../../images/PP-LCNetV2/rep.png)
### 2.2 PW 卷积
深度可分离卷积通常由一层 DW 卷积和一层 PW 卷积组成,用以替换标准卷积,为了使深度可分离卷积具有更强的拟合能力,我们尝试使用两层 PW 卷积,同时为了控制模型效率不受影响,两层 PW 卷积设置为:第一个在通道维度对特征图压缩,第二个再通过放大还原特征图通道,如下图所示。通过实验发现,该策略能够显著提高模型性能,同时为了平衡对模型效率带来的影响,PPLCNetV2 仅在 Stage4、Stage5 中使用了该策略。
![](../../images/PP-LCNetV2/split_pw.png)
### 2.3 Shortcut
残差结构(residual)自提出以来,被诸多模型广泛使用,但在轻量级卷积神经网络中,由于残差结构所带来的元素级(element-wise)加法操作,会对模型的速度造成影响,我们在 PP-LCNetV2 中,以 Stage 为单位实验了 残差结构对模型的影响,发现残差结构的使用并非一定会带来性能的提高,因此 PPLCNet 仅在最后一个 Stage 中的使用了残差结构:在 Block 中增加 Shortcut,如下图所示。
![](../../images/PP-LCNetV2/shortcut.png)
### 2.4 激活函数
在目前的轻量级卷积神经网络中,ReLU、Hard-Swish激活函数最为常用,其中 Hard-Swish 通常有更为优秀的性能表现,然而我们发现部分推理平台对于 Hard-Swish 激活函数的效率优化并不理想,因此为了兼顾通用性,PP-LCNetV2 默认使用了 ReLU 激活函数,并且我们测试发现 ReLU 激活函数对于模型性能的影响较小。
### 2.5 SE 模块
虽然 SE 模块能够为模型带来显著提高,但其对模型速度的影响同样不可忽视,在 PP-LCNetV1 中,我们发现在模型中后部使用 SE 模块能够获得最大化的收益。在 PP-LCNetV2 的优化过程中,我们以 Stage 为单位对 SE 模块的位置做了进一步实验,并发现在 Stage3 中使用能够取得更好的平衡。
## 3. 实验结果
在不使用额外数据的前提下,PPLCNetV2_base 模型在图像分类 ImageNet 数据集上能够取得超过 77% 的 Top1 Acc,同时在 Intel CPU 平台仅有 4.4 ms 以下的延迟,如下表所示,其中延时测试基于 Intel(R) Xeon(R) Gold 6271C CPU @ 2.60GHz 硬件平台,OpenVINO 推理平台。
| Model | Params(M) | FLOPs(M) | Top-1 Acc(\%) | Top-5 Acc(\%) | Latency(ms) |
|-------|-----------|----------|---------------|---------------|-------------|
| PPLCNetV2_base | 6.6 | 604 | 77.04 | 93.27 | 4.32 |
| MobileNetV3_Large_x1_25 | 7.4 | 714 | 76.4 | 93.00 | 5.19 |
| PPLCNetV2_x1_25 | 9 | 906 | 76.60 | 93.00 | 7.25 |
| <b>PPLCNetV2_base<b> | <b>6.6<b> | <b>604<b> | <b>77.04<b> | <b>93.27<b> | <b>4.32<b> |
关于 PP-LCNetV2 系列模型的更多信息,敬请关注。
关于 PP-LCNetV2 模型的更多信息,敬请关注。
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