【论文理解】Clothing Retrieval with Visual Attention Model

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卤煮：非文艺小燕儿

这是上海交大在2017年10月份投放在arXiv上的一篇文章，比较精简，只有4页。

这篇文章主要有两点：

（1）使用了Visual Attention Model（VAM），自动学习出在图像中的关键内容，减少背景的干扰。然后与通常网络提取出的特征图进行融合；

（2）特征融合时，提出一种Impdrop的手段，类似将element-wise和dropout结合的一种手段，提高模型的鲁棒性。

最终得到一个end-to-end的模型。

先上系统网络架构图：

一张输入图片传送给两个分支，每个分支可以看做有两段。

上面的分支的前一段是普通的特征提取网络，能够得到特征图featureMaps；

下面分支的前一段使用纯卷积层的网络结构（FCN）生成Attention Map，含义就是图中哪些部分比对任务比较重要，这个过程称为Visual Attention Model(VAM);

在两个分支的中间，featureMaps和attentionMap会做一个融合，降低不重要的部分的相应，融合的方式就是本文提出的Impdrop，通过Impdrop就得到了一组Attention Feature maps，与上面分支前段得到的featureMaps的尺寸size相同。

两个分支的后一段，网络结构和大小相同，网络权值也是共享的，只是上面分支的输入是featureMaps，得到一个Global Features向量；而下面分支的输入是Attention Feature maps，得到Attention Features向量。

上下特征向量合并得到最终的feature Vector。

整个网络可以基于triplet loss用end-to-end的方式训练。

作者在服装语义分析和人体分割数据集上预训练了一个FCN模型，得到的输出attention map都是0~1的数，表示对应原始图片区域的重要程度。

至于Impdrop的过程 如下图：

Impdrop为每个pij生成了一组Bernoulli series bij，这里没看明白，什么情况？？？？

网络前传

反向传播

测试阶段的网络前传

Impdrop与product乘积相比，由于引入了随机性，降低了网络过拟合的风险，使模型更具鲁棒性。尤其在小规模数据训练时能够优于乘积的方式。

实验部分：

基于其他论文的数据和网络结构预训练了一个VAM，然后再DeepFashion和Street2Shop数据集上进行finetuning

由于使用了triplet loss，因此创建了positive pairs和negative pairs。

使用了top-K的方式进行精度评估。

使用了googlenet和VGG16架构，VAM使用了ResNet架构，生成28*28的attention map

实验结果

从上图可以看出基于GoogleNet的架构效果比VGG16架构的要好一些，同样基于VGG16，本文的方法也比FashionNet好一些，有意思的是，基于GoogleNet架构，采用ImpDrop和采用product两种融合方式，精度基本是相同的。

在DeepFashion in-shop数据集上的测试结果对比：

在street2shop数据集上的测试结果对比：

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使用较大triplet loss margin创造较为困难的情况来比较ImpDrop和product的性能区别，文中说ImpDrop比product更具鲁棒性。

总结：

网络结构比较简单易懂，原理也算简单。核心思想是应用visual attention model和如何融合attention feature与普通的特征。

不过Impdrop的公式部分没太理解，不过看实验结果，感觉其实采用product的方式也没有问题的。

思想可以借鉴。

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