Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2504.02819

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 计算机视觉与模式识别

arXiv:2504.02819 (cs)
[提交于 2025年4月3日 ]

标题: GMR-Conv:一种使用高斯混合环的高效旋转和反射等变卷积核

标题: GMR-Conv: An Efficient Rotation and Reflection Equivariant Convolution Kernel Using Gaussian Mixture Rings

Authors:Yuexi Du, Jiazhen Zhang, Nicha C. Dvornek, John A. Onofrey
摘要: 对称性,即某些特征在几何变换下保持不变,常常可以用作设计卷积神经网络(CNN)的强大先验。尽管传统的CNN天然支持平移等变性,但将其扩展到旋转和反射等变性一直是个挑战,通常需要在等变性、效率和信息损失之间做出妥协。本文中,我们引入了高斯混合环卷积(GMR-Conv),这是一种高效的卷积核,利用加权高斯环的混合来平滑径向对称性。这种设计减少了圆形核的离散化误差,从而在不增加计算开销的情况下保持了鲁棒的旋转和反射等变性。我们还通过一种新颖的参数化和计算策略优化了GMR-Conv的空间和速度效率,使得在可接受的成本下可以使用更大的核。在八个分类数据集和一个分割数据集上的广泛实验表明,GMR-Conv不仅能够匹配传统CNN的性能,还可以在无方向数据的应用中超越它们。此外,GMR-Conv被证明比最先进的等变学习方法更鲁棒和高效。我们的工作提供了令人信服的经验证据,表明谨慎应用径向对称性可以缓解信息丢失的挑战,标志着等变网络架构的一个有希望的进步。代码可在https://github.com/XYPB/GMR-Conv获取。
摘要: Symmetry, where certain features remain invariant under geometric transformations, can often serve as a powerful prior in designing convolutional neural networks (CNNs). While conventional CNNs inherently support translational equivariance, extending this property to rotation and reflection has proven challenging, often forcing a compromise between equivariance, efficiency, and information loss. In this work, we introduce Gaussian Mixture Ring Convolution (GMR-Conv), an efficient convolution kernel that smooths radial symmetry using a mixture of Gaussian-weighted rings. This design mitigates discretization errors of circular kernels, thereby preserving robust rotation and reflection equivariance without incurring computational overhead. We further optimize both the space and speed efficiency of GMR-Conv via a novel parameterization and computation strategy, allowing larger kernels at an acceptable cost. Extensive experiments on eight classification and one segmentation datasets demonstrate that GMR-Conv not only matches conventional CNNs' performance but can also surpass it in applications with orientation-less data. GMR-Conv is also proven to be more robust and efficient than the state-of-the-art equivariant learning methods. Our work provides inspiring empirical evidence that carefully applied radial symmetry can alleviate the challenges of information loss, marking a promising advance in equivariant network architectures. The code is available at https://github.com/XYPB/GMR-Conv.
主题: 计算机视觉与模式识别 (cs.CV) ; 人工智能 (cs.AI); 图像与视频处理 (eess.IV); 信号处理 (eess.SP)
引用方式: arXiv:2504.02819 [cs.CV]
  (或者 arXiv:2504.02819v1 [cs.CV] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.02819
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Yuexi Du [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 4 月 3 日 17:58:18 UTC (9,629 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
eess.IV
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-04
切换浏览方式为:
cs
cs.AI
cs.CV
eess
eess.SP

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号