A Comprehensive Overhaul of Feature Distillation

Posted 2022-05-31 爆米花好美啊

Motivation

ClovaAI今年ICCV做了还几篇总结性的工作，该篇也类似，先总结当下做feature distillation的各个方向，总体的pipeline是选取student和teacher网络结构的某个位置然后对特征进行变换，最后拉进他们的距离

• Teacher transform: 为了让teacher和student的feature map一样大(空间或者通道)，会对teacher的feature上做reduce dim，但是这样会损失一部分信息，比如Attention Transfer是去除通道维度，在各个位置求和
• Student transform: 为了让teacher和student的feature map一样大(空间或者通道)，会对student的feature进行变换，比如FitNets就加了1x1卷积，这样不会使student的feature信息产生丢失
• Distillation feature position: 在网络的哪些地方做feature distillation，Attention Transfer那篇文章在每组的最后一个输出都做，而FitNets仅在最后一组的最后输出做。
• Distance function: 最常用的就是L1、L2聚集

Method

1. Teacher transform: 为了不丢失信息，采用margin ReLU，正值都保留，负值被抑制。这样的话就不用学习精确的“没有用”的负值，而集中精力学习“有用”的正值。而Heo提出的AB正值也不用学习精确，就舍弃太多了
   
   ，m是各个通道负值的期望，在训练中动态计算
   

2. Student transform: 采用和HitNets一样，在student后加1x1卷积

3. Distillation feature position: 在ReLu前，为了保留正值和负值
   

4. Distance function

我们的蒸馏是在ReLu前做的，如果teacher小于0时，student比它小就不必惩罚，因为经过ReLU后是一样的

5. 总结


6. 其他细节

关于bn的问题，在进行KD时，teacher的bn应该是training mode，而且为了和teacher一致，我们在做student transform时1x1卷积后加了bn

Experiments

CIFAR100，22、13、7三种方法是feature distillation + output distillation，其他都是默认的无output distillation

ImageNet，student ResNet50超过了ResNet152的性能

Object Detection、Semantic segmentation都有提升

Analysis

分析蒸馏到底有木有拉进teacher和student的距离
从下表看到，仅在训练早期进行蒸馏的方法如FitNets、AB，student和teacher的KL距离反而变大了。
训练过程中持续蒸馏的方法如KD、AT等确实拉进了KL距离，而我们的方法则把KL距离拉得更近，效果也最好

baseline是L2 loss用在每个阶段的最后一层输出，改变位置到ReLU前提升最多

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