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LookWhen? 通过学习何时、何地以及计算什么来实现快速视频识别

文章摘要

LookWhen 是一种新的视频识别框架,通过选择-提取机制学习何时、何地以及计算什么,从而在不处理所有令牌的情况下近似完整视频表示,显著提升效率。实验表明,LookWhen 在多个数据集上实现了更好的准确率-计算平衡,比 InternVideo2-B 快6.7倍。

来源arXiv Computer Vision作者: Ali Salamatian, Anthony Fuller, Pritam Sarkar, James R. Green, Leonid Sigal, Evan Shelhamer
LookWhen? 通过学习何时、何地以及计算什么来实现快速视频识别
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视频识别领域长期以来由 Transformer 模型主导,它们将视频分割成令牌,处理成本呈超线性增长。然而,视频数据充满冗余,因此有必要质疑这种高昂计算开销的必要性。为此,研究人员提出了 LookWhen,一种选择器-提取器框架,将视频识别任务分解为学习何时、何地以及计算什么。

LookWhen 的设计包含两个关键组件:一个浅层选择器和一个深层提取器。选择器接收缩小后的视频,快速对所有时空令牌进行评分;提取器则仅处理评分最高的前 K 个令牌,从而近似完整视频表示,而无需真正处理所有令牌。这种方法大幅降低了计算量,因为只有一小部分令牌被送入深层网络。

训练 LookWhen 面临一个关键挑战:如何为选择和提取提供有效的监督信号。针对选择预训练,团队引入了一种基于表示唯一性分数的排序方法,通过简单的最近邻距离来衡量每个令牌的独特性。对于提取预训练,则采用知识蒸馏策略,分别从视频教师模型和图像教师模型中学习;图像教师模型通过归一化帧表示来捕捉视频内部的时序变化。这些策略使得选择器-提取器能够学习到通用且高效的表示,适用于特征提取或任务微调。

研究团队在 Kinetics-400、SSv2、Epic-Kitchens、Diving48、Jester 和 Charades 六个数据集上进行了全面的实验。结果令人印象深刻:LookWhen 在准确率与计算量(FLOPs)之间取得了更好的平衡,在6个任务×2种设置的12种情况下,有9种实现了 Pareto 优势,其余3种也基本持平。在实际吞吐量测试中,LookWhen 的效率更为突出,在同等准确率下比 InternVideo2-B 快6.7倍。这意味着在实际应用中,LookWhen 可以在更短的时间内处理大量视频,同时保持高识别精度。

这一成果为高效视频识别提供了新的方向,尤其适用于资源受限的场景,如移动设备或实时监控系统。未来,LookWhen 的设计思路可以扩展到其他需要高效处理时空信号的任务,为计算机视觉领域带来更广泛的节能与加速效益。

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要点

  • LookWhen 将视频识别分解为学习何时、何地以及计算什么。
  • 使用浅层选择器快速评分所有时空令牌,深层提取器仅处理前 K 个令牌。
  • 预训练策略包括基于唯一性分数的选择蒸馏和视频/图像教师提取蒸馏。
  • 在6个数据集上,LookWhen 在准确率-FLOPs 上 Pareto 优于大多数基线,吞吐量提升显著。

要点与分析由自动化流程生成,可能有误,请结合原始来源核实。