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Uploaded byLEE HOSEONG
carrier of_tricks_for_image_classification
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carrier of_tricks_for_image_classification
- 1. hoseong.lee@cognex.com Hoseong Lee (hoya012) CognexResearch Engineer Carrier of Tricks for Image Classification using PyTorch
- 2. • Paper Review& Related Works • Additional Tricks • Experiment & Implementation • Result & Discussion Contents
- 3.
- 4. Paper Review ImageNet 데이터셋+ ResNet-50에 다양한 Trick들을 적용해서 Top-1 accuracy를 무려 4% point를 끌어 올림! Bag of Tricks for Image Classification with CNNs, 2019 CVPR
- 5. Paper Review Batch size를키워주면 그만큼 LR을 linear하게 키워주는 것이 좋음. Init LR = 0.1 * b/256 Warmup + Cosine Annealing도 효과적! 1. Efficient Training – Learning Rate tuning for large batch training
- 6. Paper Review ResNet과 같은Residual Connection이 있는 경우, Batch Norm의 Gamma를 0으로 초기화하는 것이 좋다는 실험 결과 L2 weight decay를 bias와 Batch Norm의 parameter에는 적용하지 않는 것이 좋다는 실험 결과 2. Training Heuristic Zero init
- 7. Paper Review Mixed PrecisionTraining을 통해 FP16으로 망을 안정적으로 학습시킬 수 있음. GPU Memory 사용량이 줄어들어서 Batch Size를 키울 수 있고, 연산이 빨라져서 학습 시간을 대폭 줄일 수 있음. 3. Low-precision Training
- 8. Paper Review 정확도도 높아지고학습 속도도 빨라지는 효과! 1, 2, 3 의 실험 결과
- 9. Paper Review 4. ArchitectureTweaks 이것 저것 바꿔보니 정확도가 좋아짐!
- 10. Paper Review Label Smoothing,Knowledge Distillation, Mixup 기법을 적용하여 실험! 5. Training Strategy
- 11. Paper Review Label smoothing,Mixup이 대체로 효과적! 1, 2, 3, 4, 5 의 실험 결과
- 12. Paper Review 전체 방법들총 정리 Learning Rate Tuning Zero Gamma Selective Weight Decay Low Precision Training ResNet-50 Tweaks Label Smoothing Knowledge Distillation Mixup Augmentation
- 13. Paper Review MXNet 기반Gluon CV에 구현되어 있음. 하지만 Bag of Tricks를 쓰자고 기존 코드를 전부 MXNet으로 옮길 순 없지.. Bag of Tricks for Image Classification with CNNs, 2019 CVPR
- 14. Related Works Bag ofTricks 저자들의 Object Detection 버전! (자매품) YOLOv3은 무려 5% 포인트 증가! Bag of Freebies for Training Object Detection Neural Networks, 2019 arXiv
- 15. Related Works Clova Vision,Naver의 논문 각종 최신 방법론을 짬뽕하여 Assemble-ResNet-50 기준 82.8% Top-1 Acc 달성! Compounding the Performance Improvements of Assembled Techniques in a Convolutional Neural Network, 2020 arXiv
- 16. Related Works YOLO도 질수 없다! 각종 테크닉들을 적용하여 성능을 대폭 향상시킴! YOLOv4: Optimal Speed and Accuracy of Object Detection, 2020 arXiv
- 17.
- 18. Additional Tricks 섞거나 (Mixup) 구멍낼 거면 (Cutout) 둘 다 하면 안됨?? (CutMix) CutMix: Regularization Strategy to Train Strong Classifiers with Localizable Features, 2019 ICCV
- 19. Additional Tricks Adam 모르면간첩 경험 상 Fine-tuning 할 때는 작은 lr과 Adam을 쓰는게 좋은 결과를 보였음! Adam: A Method for Stochastic Optimization, 2015 ICLR
- 20. Additional Tricks Adam의 학습극 초반 bad local optima convergence를 개선하기 위해 adaptive learning rate의 variance를 줄여서 학습 안정성을 높인 RAdam Optimizer 제안 On the Variance of the Adaptive Learning Rate and Beyond, 2020 ICLR
- 21. Additional Tricks 말 그대로batch 마다 Random하게 Augmentation 뽑아서 적용하자! RandAugment: Practical automated data augmentation with a reduced search space, 2020 CVPRW
- 22. Additional Tricks Norm +Act를 한번에 고려함. 진화 알고리즘을 통해 특정 데이터셋에 대한 최적의 연산 조합을 찾자! Evolving Normalization-Activation Layers, 2020 arXiv
- 23. Additional Tricks MnasNet에서 width,height, resolution을 동시에 키워주는 Compound Scaling 기법을 적용하여 성능을 높임! EfficientNet: Rethinking Model Scaling for Convolutional Neural Networks, 2019 ICML
- 24. Additional Tricks NAS로 architecture를찾지 말고 아예 design 하는 rule을 찾아서 확장성을 높이자! Designing Network Design Spaces, 2020 CVPR
- 25.
- 26. Experiments Dataset: Kaggle IntelImage Classification Dataset 25k images of size 150x150 6 categories {'buildings' -> 0, 'forest' -> 1, 'glacier' -> 2, 'mountain' -> 3, 'sea' -> 4, 'street' -> 5 }
- 27. Experiments - ImageNet pretrainedResNet-50 from torchvision.models - 1080 Ti 1 GPU / Batch Size 64 / Epochs 120 / Initial Learning Rate 0.1 - Training Augmentation: Resize((256, 256)), RandomHorizontalFlip() - SGD + Momentum(0.9) + learning rate step decay (x0.1 at 30, 60, 90 epoch) → Almost same with Bag-of-Tricks Paper Baseline Training Setting
- 28. Experiments Model Selection Deep DoubleDescent: Where Bigger Models and More Data Hurt
- 29. Experiments Model Selection - Train80%, Validation 20%, Last Model 로 Test - Train 80%, Validation 20%, Best Model (Val Acc가 가장 높았던 epoch) 로 Test - Train 100%, Last Model 로 Test K-fold CV, 반복 실험까지 했으면 더 좋았을 텐데.. 크흠..
- 30. Experiments Model Selection Validation set을그냥 학습에 쓸 때가 성능이 제일 좋았음! 주의! 항상 이런 경향을 보이진 않음!
- 31. Experiments - Learning RateWarmup - Cosine Learning Rate Annealing - Label Smoothing - MixUp Augmentation Bring 4 tricks from original paper
- 32. Experiments Bring 7 tricksfrom my research note..! CutMix Adam Optimizer RAdam Optimizer RandAugment EvoNorm EfficientNet RegNet
- 33. Experiments 대가 분들의 Open source를 기반으로실험용 PyTorch Codebase 제작! https://github.com/hoya012/carrier-of-tricks-for-classification-pytorch
- 34.
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- 36. Experiments Experimental Results B :Baseline / A : Adam Optimizer / W : Warm up / C : Cosine Annealing S : Label Smoothing / M : MixUp Augmentation ImageNet Pretraining이 역시 효과적! Adam이 fine-tuning에 역시 효과적! Warm up이 좋은 결과를 보임! 나머지 기법들은 무난한 결과..
- 37. Experiments Experimental Results CM: CutMix/ R: RAdam / RA: RandAugment / E: EvoNorm 대부분의 기법이 재미를 못 봄.. 이유는 Hyper-parameter를 search 하지 않았기 때문..! 최적 셋팅을 찾으면 성능 향상이 될 것이라고 믿습니다!
- 38. Experiments Experimental Results ResNet-50 →EfficientNet-B2 ResNet-50과 모델 크기가 비슷한 EfficientNet-B2 로 실험! 대체로 좋은 결과를 얻을 수 있었음!
- 39. Experiments Experimental Results ResNet-50 →RegNetY-1.6GF ResNet-50과 모델 크기가 비슷한 RegNetY-1.6GF 로 실험! 3개의 model 중에 가장 우수한 성능!
- 40. Experiments Summary • 재미 본방법론 • 역시 Adam이 좋구만 • Learning Rate Warmup은 요새는 거의 기본으로 쓰이는 이유가 있음 • Cosine, Label Smoothing, MixUp, CutMix 는 좋긴 한데 드라마틱하진 않음! • EfficientNet, RegNet도 역시 ResNet보다 대체로 좋은 경향! • 재미 못 본 방법론 • EvoNorm, RandAugment 는 쓰나 안 쓰나 비슷한 성능! 모든 방법론들이 ImageNet에서만 검증된 기법이라 성능 향상이 극적이진 않은 건 공통점
- 41. Experiments 아쉬웠던 점 &Further Works • 반복 실험을 해서 randomness로 인한 편차를 줄였으면 더 좋았을 것 같음! • Data 전 처리나 Augmentation 등에 시간을 거의 쓰지 않음! → 더 높은 성능 달성할 수 있을 듯? • Dataset 자체가 쉬워서 그런지 성능 향상이 미미했음. • ImageNet에 특화된 기법들이 많아서 데이터 셋이 바뀌면 그에 따라 hyper-parameter 등을 tuning 해줘야 하는데 이 과정을 대부분 생략함. • 다양한 technique 들을 추가하고 실험해볼 예정!
- 42. Experiments Try! 실험을 똑같이 돌릴수 있는 script들을 올려 두었으니 여러분도 해보세요!
- 43. Thank you forwatching.
- 44.