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LookWhen? 通過學習何時、何地以及計算什麼來實現快速視頻識別

文章摘要

LookWhen 是一種新的視頻識別框架,通過選擇-提取機制學習何時、何地以及計算什麼,從而在不處理所有令牌的情況下近似完整視頻表示,顯著提升效率。實驗表明,LookWhen 在多個數據集上實現了更好的準確率-計算平衡,比 InternVideo2-B 快6.7倍。

來源arXiv Computer Vision作者: Ali Salamatian, Anthony Fuller, Pritam Sarkar, James R. Green, Leonid Sigal, Evan Shelhamer
LookWhen? 通過學習何時、何地以及計算什麼來實現快速視頻識別
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視頻識別領域長期以來由 Transformer 模型主導,它們將視頻分割成令牌,處理成本呈超線性增長。然而,視頻數據充滿冗餘,因此有必要質疑這種高昂計算開銷的必要性。為此,研究人員提出了 LookWhen,一種選擇器-提取器框架,將視頻識別任務分解為學習何時、何地以及計算什麼。

LookWhen 的設計包含兩個關鍵組件:一個淺層選擇器和一個深層提取器。選擇器接收縮小後的視頻,快速對所有時空令牌進行評分;提取器則僅處理評分最高的前 K 個令牌,從而近似完整視頻表示,而無需真正處理所有令牌。這種方法大幅降低了計算量,因為只有一小部分令牌被送入深層網絡。

訓練 LookWhen 面臨一個關鍵挑戰:如何為選擇和提取提供有效的監督信號。針對選擇預訓練,團隊引入了一種基於表示唯一性分數的排序方法,通過簡單的最近鄰距離來衡量每個令牌的獨特性。對於提取預訓練,則採用知識蒸餾策略,分別從視頻教師模型和圖像教師模型中學習;圖像教師模型通過歸一化幀表示來捕捉視頻內部的時序變化。這些策略使得選擇器-提取器能夠學習到通用且高效的表示,適用於特徵提取或任務微調。

研究團隊在 Kinetics-400、SSv2、Epic-Kitchens、Diving48、Jester 和 Charades 六個數據集上進行了全面的實驗。結果令人印象深刻:LookWhen 在準確率與計算量(FLOPs)之間取得了更好的平衡,在6個任務×2種設置的12種情況下,有9種實現了 Pareto 優勢,其餘3種也基本持平。在實際吞吐量測試中,LookWhen 的效率更為突出,在同等準確率下比 InternVideo2-B 快6.7倍。這意味着在實際應用中,LookWhen 可以在更短的時間內處理大量視頻,同時保持高識別精度。

這一成果為高效視頻識別提供了新的方向,尤其適用於資源受限的場景,如移動設備或實時監控系統。未來,LookWhen 的設計思路可以擴展到其他需要高效處理時空信號的任務,為計算機視覺領域帶來更廣泛的節能與加速效益。

展開要點與分析

文章情報

工程師進階

要點

  • LookWhen 將視頻識別分解為學習何時、何地以及計算什麼。
  • 使用淺層選擇器快速評分所有時空令牌,深層提取器僅處理前 K 個令牌。
  • 預訓練策略包括基於唯一性分數的選擇蒸餾和視頻/圖像教師提取蒸餾。
  • 在6個數據集上,LookWhen 在準確率-FLOPs 上 Pareto 優於大多數基線,吞吐量提升顯著。

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