经典计算机视觉论文笔记——《Network in Network》

       这篇论文引用量并不算高，但是提出了一个很有意思观点，就是将全连接层与卷积层统一起来。后续的很多经典网络结构，包括googlenet，FCN，应该都受其启发。作者是颜水成团队，caffe的model zoo也有见到nin的身影，还是很有影响力的。

技术概括

• 改进了传统CNN的结构。将每个卷积层用一个小型的权值共享的多层全连接神经网络（即多层感知机，mlp）代替，据说比单纯的卷积操作具有更好的非线性表达能力，可以逼近任意函数。
• 取消传统CNN的全连接层，倒数第二层就是feature maps，每个feature map对应一类，最后一对一直接连到softmax层输出各类概率。

一些值得反思的细节

• 文中的nin具体结构是3个mlp层，每个mlp层包含一个3层的全连接网络。最后是一个softmax层。无pooling层。
• 根据作者论述，mlp层其实是一个多层卷积层，除了第一个卷积外，剩下的都是1*1卷积。这里有一个概念，包括很多大牛的论文中的说法都不严格，使1*1卷积的概念极易让人困惑。卷积的输入对象是一个三维立方体，其中两维构成图像平面，另一维是通道，所以1*1卷积准确的说法是1*1*n卷积，n是通道数。只在通道方向上做卷积，卷积核的个数假设是m，就等于一个从n个神经元到m个神经元的全连接。
• 最后分类时取消全连接层，就是把一个黑盒子去掉，每一层都有实际的意义。看最后的实验可以发现，倒数第二层的feature maps其实就是每一类的响应热图，而且由于从头到尾都是局部卷积操作，这个热图能比较准确反应目标的位置，具有目标检测的额外功效。可类比FCN，每一局部块最后都映射到类标，所以自然最后形成热图。nin虽是局部映射，但最后是全局做pooling，再映射到类标，形成热图的方法没有FCN那么直接。
• 除了最后一个mlp层，其它层都用到了dropout防止过拟合。
• 对原始图像进行了global contrast normalization和ZCA whitening预处理。虽然不知道具体起了多大作用。

借鉴之处

• 结构变得复杂的同时，与原始的CNN的基本模块足够相容，在caffe这类层模块化的框架下很容易实现。
• 局部化操作、全卷积、结构加深。去除全连接的黑盒子。减少参数。