Convolutional Neural Networks are the de facto models for image recognition. However 3D CNNs, the straight forward extension of 2D CNNs for video recognition, have not achieved the same success on standard action recognition benchmarks. One of the main reasons for this reduced performance of 3D CNNs is the increased computational complexity requiring large scale annotated datasets to train them in scale. 3D kernel factorization approaches have been proposed to reduce the complexity of 3D CNNs. Existing kernel factorization approaches follow hand-designed and hard-wired techniques. In this paper we propose Gate-Shift-Fuse (GSF), a novel spatio-temporal feature extraction module which controls interactions in spatio-temporal decomposition and learns to adaptively route features through time and combine them in a data dependent manner. GSF leverages grouped spatial gating to decompose input tensor and channel weighting to fuse the decomposed tensors. GSF can be inserted into existing 2D CNNs to convert them into an efficient and high performing spatio-temporal feature extractor, with negligible parameter and compute overhead. We perform an extensive analysis of GSF using two popular 2D CNN families and achieve state-of-the-art or competitive performance on five standard action recognition benchmarks. Code and models will be made publicly available at https://github.com/swathikirans/GSF.


翻译:卷积神经网络是图像识别的事实标准。然而,3D卷积神经网络,作为2D卷积神经网络的直接扩展,尚未在标准动作识别基准上取得相同的成功。造成3D卷积神经网络性能降低的主要原因之一,是需要大规模的注释数据集来训练规模宏大的3D卷积神经网络。已经提出3D卷积核因式分解方法来减少3D CNNs的复杂度。现有的卷积核因式分解方法采用手工设计和硬连接技术进行。在本文中,我们提出了Gate-Shift-Fuse(GSF),这是一种新型的时空特征提取模块,旨在控制时空分解中的互动并学习自适应地在数据相关的方式下路由功能和将它们组合起来。GSF利用分组空间门控来分解输入张量和通道加权来融合分解的张量。GSF可以插入到现有的2D卷积神经网络中,将其转换为高效且高性能的时空特征提取器,参数和计算开销微不足道。我们使用两个流行的2D CNN系列对GSF进行了广泛的分析,并在五个标准动作识别基准上实现了最新或有竞争力的性能。代码和模型将公开发布在https://github.com/swathikirans/GSF上。

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