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Convolutional Neural Networks Do Work with Pre-Defined Filters

Abstract

We present a novel class of Convolutional Neural Networks called Pre-defined Filter Convolutional Neural Networks (PFCNNs), where all n× n convolution kernels with n > 1 are pre-defined and constant during training. It involves a special form of depthwise convolution operation called a Pre-defined Filter Module (PFM). In the channel-wise convolution part, the 1× n× n kernels are drawn from a fixed pool of only a few (16) different pre-defined kernels. In the 1× 1 convolution part linear combinations of the pre-defined filter outputs are learned. Despite this harsh restriction, complex and discriminative features are learned. These findings provide a novel perspective on the way how information is processed within deep CNNs. We discuss various properties of PFCNNs and prove their effectiveness using the popular datasets Caltech101, CIFAR10, CUB-200-2011, FGVC-Aircraft, Flowers102, and Stanford Cars. Our implementation of PFCNNs is provided on Github https://github.com/Criscraft/PredefinedFilterNetworks.
OriginalspracheEnglisch
TitelProceedings of the International Joint Conference on Neural Networks
Erscheinungsdatum2023
ISBN (Print)9781665488679
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

UN SDGs

Dieser Output leistet einen Beitrag zu folgendem(n) Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung

  1. SDG 3 – Gesundheit und Wohlergehen
    SDG 3 – Gesundheit und Wohlergehen
  2. SDG 4 – Qualitativ hochwertige Bildung
    SDG 4 – Qualitativ hochwertige Bildung
  3. SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
    SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
  4. SDG 11 – Nachhaltige Städte und Gemeinschaften
    SDG 11 – Nachhaltige Städte und Gemeinschaften
  5. SDG 12 – Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
    SDG 12 – Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
  6. SDG 14 – Lebensraum Wasser
    SDG 14 – Lebensraum Wasser
  7. SDG 15 – Lebensraum Land
    SDG 15 – Lebensraum Land

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