论文标题:

Integer-Valued Training and Spike-Driven Inference Spiking Neural Network for High-performance and Energy-efficient Object Detection

https://arxiv.org/abs/2407.20708

背景

基于此,本工作的主要贡献包括:

简化 SNN 架构以缓解脉冲退化。本文提出了 SpikeYOLO,一个结合 YOLOv8 宏观设计和 Meta-SpikeFormer 微观设计的目标检测框架,主要思想是尽量避免过于复杂的网络架构设计。

设计整数训练脉冲推理神经元以减少量化误差的影响。提出一种 I-LIF 神经元,可以采用整数值进行训练,并在推理时等价为二值脉冲序列,有效降低脉冲神经元的量化误差。

本文发现,YOLO 过于复杂的网络模块设计会导致在直接加入脉冲神经元后出现脉冲退化现象。因此,本文提出的 SpikeYOLO 在设计上倾向于简化 YOLO 架构。SpikeYOLO 将 YOLOv8 [5] 的宏观设计与 meta-SpikeFormer [4] 的微观设计相结合,在保留了 YOLO 体系结构的总体设计原则的基础上,设计了 meta SNN 模块,包含倒残差结构、重参数化等设计思想。SpikeYOLO 的具体结构如图 1 所示:

SpikeYOLO 包含两种不同的卷积特征提取模块:SNN-Block-1 和 SNN-Block-2,分别应用于浅层特征提取和深层特征提取。两种特征提取模块的区别在于他们的通道混合模块 (ChannelConv) 不同。SNN-Block-1 采用标准卷积进行通道混合 (ChannelConv1),SNN-Block-2 采用重参数化卷积进行通道混合 (ChannelConv2),以减少模型参数量。SpikeYOLO 的特征提取模块可被具体表示为:

4.1 静态数据集

▲ 图5. Gen1 神经形态数据集实验结果

4.3 消融实验

本文在 COCO 数据集上进行不同模块的消融实验,包括移除重参数化卷积、采用 SNN-Block-2 替换 SNN-Block-1,以及将 Anchor-free 检测头替换为 Anchor-based 检测头等。结果证明,SpikeYOLO 拥有最先进的性能。

综上所述,本文提出了目标检测框架 SpikeYOLO,以及一种整数训练脉冲推理的神经元 I-LIF,并在静态和神经形态目标检测数据集上均进行了验证。全文到此结束,更多细节建议查看原文。

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