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形象理解深度学习中八大类型卷积

发布时间:2019-02-15 03:18:12 所属栏目:经验 来源:AI火箭营
导读:本文总结了深度学习中常用的八大类型的卷积,以非常形象的方式帮助你建立直觉理解,为你的深度学习提供有益的参考。 分别是单通道卷积、多通道卷积、3D卷积、1 x 1卷积、转置卷积、扩张卷积、可分离卷积、分组卷积。 单通道卷积 单通道卷积 在深度学习中,

作为深度可分离卷积的第二步,为了扩展深度,我们应用1x1卷积,内核大小为1x1x3。将5 x 5 x 3输入图像与每个1 x 1 x 3内核进行对比,可提供大小为5 x 5 x 1的映射。

形象理解深度学习中八大类型卷积

因此,在应用128个1x1卷积后,我们可以得到一个尺寸为5 x 5 x 128的层。

形象理解深度学习中八大类型卷积

深度可分卷积 - 第二步:应用多个1 x 1卷积来修改深度。

通过这两个步骤,深度可分离卷积还将输入层(7 x 7 x 3)转换为输出层(5 x 5 x 128)。

深度可分离卷积的整个过程如下图所示。

形象理解深度学习中八大类型卷积

深度可分卷积的整个过程

那么,深度可分离卷积的优势是什么?效率!与2D卷积相比,对于深度可分离卷积,需要更少的操作。

让我们回顾一下2D卷积示例的计算成本。有128个3x3x3内核移动5x5次。这是128 x 3 x 3 x 3 x 5 x 5 = 86,400次乘法。

可分离的卷积怎么样?在第一个深度卷积步骤中,有3个3x3x1内核移动5x5次。那是3x3x3x1x5x5 = 675次乘法。在1 x 1卷积的第二步中,有128个1x1x3内核移动5x5次。这是128 x 1 x 1 x 3 x 5 x 5 = 9,600次乘法。因此,总体而言,深度可分离卷积需要675 + 9600 = 10,275次乘法。这只是2D卷积成本的12%左右!

分组卷积

2012年,在AlexNet论文中引入了分组卷积。实现它的主要原因是允许通过两个具有有限内存(每个GPU 1.5 GB内存)的GPU进行网络训练。下面的AlexNet在大多数层上显示了两个独立的卷积路径。它正在跨两个GPU进行模型并行化(当然,如果有更多的GPU,可以进行多GPU并行化)。

形象理解深度学习中八大类型卷积

在这里,我们描述分组卷积如何工作。首先,传统的2D卷积遵循以下步骤。在此示例中,通过应用128个滤波器(每个滤波器的大小为3 x 3 x 3),将大小为(7 x 7 x 3)的输入层转换为大小为(5 x 5 x 128)的输出层。或者在一般情况下,通过应用Dout内核(每个大小为h x w x Din)将大小(Hin x Win x Din)的输入层变换为大小(Hout x Wout x Dout)的输出层。

形象理解深度学习中八大类型卷积

标准2D卷积

在分组卷积中,过滤器被分成不同的组。每组负责具有一定深度的传统2D卷积。如下图。

形象理解深度学习中八大类型卷积

具有2个滤波器组的分组卷积

以上是具有2个滤波器组的分组卷积的说明。在每个滤波器组中,每个滤波器的深度仅为标称2D卷积的深度的一半。它们具有深度Din/2。每个滤波器组包含Dout/2滤波器。第一个滤波器组(红色)与输入层的前半部分([:,:0:Din/2])卷积,而第二个滤波器组(蓝色)与输入层的后半部分卷积([:,:,Din/2:Din])。因此,每个过滤器组都会创建Dout / 2通道。总的来说,两组创建2 x Dout/2 = Dout频道。然后,我们使用Dout通道将这些通道堆叠在输出层中。

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(编辑:辽源站长网)

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