Pytorch的nn.Conv2d()参数详解

nn.Conv2d()的使用、形参与隐藏的权重参数

二维卷积应该是最常用的卷积方式了,在Pytorch的nn模块中,封装了nn.Conv2d()类作为二维卷积的实现。使用方法和普通的类一样,先实例化再使用。下面是一个只有一层二维卷积的神经网络,作为nn.Conv2d()方法的使用简介:

class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        nn.Module.__init__(self)
        self.conv2d = nn.Conv2d(in_channels=3,out_channels=64,kernel_size=4,stride=2,padding=1)

    def forward(self, x):
        print(x.requires_grad)
        x = self.conv2d(x)
        return x

print(net.conv2d.weight)
print(net.conv2d.bias)

它的形参由Pytorch手册可以查得,前三个参数是必须手动提供的,后面的有默认值。接下来将一一介绍:

Pytorch的nn.Conv2d()参数详解

在Pytorch的nn模块中,它是不需要你手动定义网络层的权重和偏置的,这也是体现Pytorch使用简便的地方。当然,如果有小伙伴适应不了这种不定义权重和偏置的方法,Pytorch还提供了nn.Functional函数式编程的方法,其中的F.conv2d()就和Tensorflow一样,要先定义好卷积核的权重和偏置,作为F.conv2d()的形参之一。回到nn.Conv2d上来,我们可以通过实例名.weight和实例名.bias来查看卷积层的权重和偏置,如上图所示。

in_channels

这个很好理解,就是输入的四维张量[N, C, H, W]中的C了,即输入张量的channels数。这个形参是确定权重等可学习参数的shape所必需的。

out_channels

也很好理解,即期望的四维输出张量的channels数,不再多说。

kernel_size

卷积核的大小,一般我们会使用5×5、3×3这种左右两个数相同的卷积核,因此这种情况只需要写kernel_size = 5这样的就行了。如果左右两个数不同,比如3×5的卷积核,那么写作kernel_size = (3, 5),注意需要写一个tuple,而不能写一个列表(list)。

stride = 1

卷积核在图像窗口上每次平移的间隔,即所谓的步长。这个概念和Tensorflow等其他框架没什么区别,不再多言。

padding = 0

Pytorch与Tensorflow在卷积层实现上最大的差别就在于padding上。
Padding即所谓的图像填充,后面的int型常数代表填充的多少(行数、列数),默认为0。需要注意的是这里的填充包括图像的上下左右,以padding = 1为例,若原始图像大小为32×32,那么padding后的图像大小就变成了34×34,而不是33×33。

Pytorch不同于Tensorflow的地方在于,Tensorflow提供的是padding的模式,比如same、valid,且不同模式对应了不同的输出图像尺寸计算公式。而Pytorch则需要手动输入padding的数量,当然,Pytorch这种实现好处就在于 输出图像尺寸计算公式是唯一的,即

Pytorch的nn.Conv2d()参数详解

当然,上面的公式过于复杂难以记忆。大多数情况下的kernel_size、padding左右两数均相同,且不采用空洞卷积(dilation默认为1),因此只需要记 O = (I – K + 2P)/ S +1这种在深度学习课程里学过的公式就好了。

dilation = 1

这个参数决定了是否采用空洞卷积默认为1(不采用)。从中文上来讲,这个参数的意义 从卷积核上的一个参数到另一个参数需要走过的距离,那当然默认是1了,毕竟不可能两个不同的参数占同一个地方吧(为0)。

groups = 1

决定了是否采用分组卷积,现在用的比较多的是groups = in_channel。当groups = in_channel时,是在做的depth-wise conv的,具体思想可以参考MobileNet那篇论文。

bias = True

即是否要添加偏置参数作为可学习参数的一个,默认为True。

padding_mode = ‘zeros’

即padding的模式,默认采用零填充。

Original: https://blog.csdn.net/qq_19168521/article/details/115612529
Author: Akita·wang
Title: Pytorch的nn.Conv2d()参数详解

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