Convolutional neural networks have enabled major progress in addressing pixel-level prediction tasks such as semantic segmentation, depth estimation, surface normal prediction, and so on, benefiting from their powerful capabilities in visual representation learning. Typically, state-of-the-art models integrates attention mechanisms for improved deep feature representations. Recently, some works have demonstrated the significance of learning and combining both spatial- and channel-wise attentions for deep feature refinement. In this paper, we aim at effectively boosting previous approaches and propose a unified deep framework to jointly learn both spatial attention maps and channel attention vectors in a principled manner so as to structure the resulting attention tensors and model interactions between these two types of attentions. Specifically, we integrate the estimation and the interaction of the attentions within a probabilistic representation learning framework, leading to Variational STructured Attention networks (VISTA-Net). We implement the inference rules within the neural network, thus allowing for end-to-end learning of the probabilistic and the CNN front-end parameters. As demonstrated by our extensive empirical evaluation on six large-scale datasets for dense visual prediction, VISTA-Net outperforms the state-of-the-art in multiple continuous and discrete prediction tasks, thus confirming the benefit of the proposed approach in joint structured spatial-channel attention estimation for deep representation learning. The code is available at https://github.com/ygjwd12345/VISTA-Net.


翻译:常规而言,最先进的模型将关注的估算和互动纳入一个稳定化的演示学习框架,从而导致对关注网络进行结构化改造网络(VISTA-Net) 我们实施了神经网络内的推断规则,从而允许最终到最终了解概率/CNN前端的参数。

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Attention机制最早是在视觉图像领域提出来的,但是真正火起来应该算是google mind团队的这篇论文《Recurrent Models of Visual Attention》[14],他们在RNN模型上使用了attention机制来进行图像分类。随后,Bahdanau等人在论文《Neural Machine Translation by Jointly Learning to Align and Translate》 [1]中,使用类似attention的机制在机器翻译任务上将翻译和对齐同时进行,他们的工作算是是第一个提出attention机制应用到NLP领域中。接着类似的基于attention机制的RNN模型扩展开始应用到各种NLP任务中。最近,如何在CNN中使用attention机制也成为了大家的研究热点。下图表示了attention研究进展的大概趋势。
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