[PyTorch][chapter 37][经典卷积神经网络-2 ]

news2024/11/28 21:38:56

1： VGG

2: GoogleNet

一 VGG

1.1 简介

VGGNet 是牛津大学计算机视觉组（Visual Geometry Group）和谷歌 DeepMind 一起研究出来的深度卷积神经网络，因而冠名为 VGG。VGG是一种被广泛使用的卷积神经网络结构，其在在2014年的 ImageNet 大规模视觉识别挑战(ILSVRC -2014)中获得了亚军，

其主要创新点：（相对alexNet）

1 是探索出了更小的卷积核 3*3， 1*1,降低了运算量，加快了模型训练速度

深度学习 1x1卷积核的作用_1*1卷积核的作用_高祥xiang的博客-CSDN博客

2 网络层次更深

1.2 网络结构

VGGNet以下6种不同结构，我们以通常所说的VGG-16(即下图D列)为例，展示其结构示意图

1.3 参数说明

第1层输入层：

输入为3@224*224 的图片（RGB 通道为3，宽高等于224）

第2层vgg block层：

输入为3@224*224，

卷积核：由4个kernel size为3×3×3的filter,stride = 1，padding=same

输出：64@224*224的block层（指由conv构成的vgg-block）。

第3层Max-pooling层：

输入为64@224*224

池化：pool size=2,stride=2的减半池化

输出： 64@112×112

第4层vgg block层：

输入：64@112×112

卷积核：经128个3×3×64的filter卷积，

输出： 128@112×112。

第5层Max-pooling层：

输入为128@112×112×128，

池化：经pool size = 2,stride = 2减半池化后得到尺寸为

输出： 128@56×56

第6层vgg block层：

输入： 128@56×56

卷积核：256个3×3×128的filter卷积

输出： 256@56×56的block层。

第7层Max-pooling层：

输入： 256@56×56×256

池化：经pool size = 2,stride = 2减半池化

输出： 256@28×28

第8层vgg block层：

输入： 256@28×28

卷积核： 512个3×3×256的filter卷积

输出： 512@28×28

第9层Max-pooling层：

输入：512@28×28，

池化：经pool size = 2,stride = 2减半池化

输出：512@14×14。

第10层vgg block层：

输入： 512@14×14，

卷积核： 512个3×3×512的filter卷积，

输出 512@14×14。

第11层Max-pooling层：

输入： 512@14×14，

池化：pool size = 2,stride = 2减半池化后

输出： 512@7×7×512的池化层。

该层后面还隐藏了flatten操作，通过展平得到7×7×512=25088个参数后与之后的全连接层相连。

后面接上FC_1,FC_2,FC_3, softmax

二 GoogleNet

GoogLeNet是2014年Christian Szegedy提出的一种全新的深度学习结构，在这之前的AlexNet、VGG等结构都是通过增大网络的深度（层数）来获得更好的训练效果，但层数的增加会带来很多负作用，比如overfit、梯度消失、梯度爆炸等。inception的提出则从另一种角度来提升训练结果：能更高效的利用计算资源，在相同的计算量下能提取到更多的特征，从而提升训练结果

2.1 创新点

引入Inception结构，融合不同尺度的特征信息（height，width相同，在channel深度方面进行拼接）

使用1x1的卷积核进行降维以及映射处理

添加两个辅助分类器帮助训练

丢弃全连接层，使用平均池化层，大大减少模型参数

2.2 1*1 卷积核

左图：

输入： channel 512

卷积核 64@5*5

输出： 64

参数量： 819200

右图：

输入： channel 512

卷积核1： 24@1*1

输出： 24

卷积核2： 64@5*5

输出： 64

参数量： 50688

降低了参数量

2.3 Inception结构

Inception结构的核心思想是将输入特征矩阵进行卷积，使得多个输出特征矩阵的高和宽相同，再将多个输出特征矩阵在深度方向进行拼接。而如图b则是引入了1x1卷积核进行降维（为了减少训练所需参数）的Inception结构。

最早版本的Inception 如下：

创新点

1 . 采用不同大小的卷积核意味着不同大小的感受野，最后拼接意味着不同尺度特征的融合；

2 串联改并联。 inception 结构之前的网络都是先卷积再池化。

inception 结构卷积和池化同时计算

3 把池化和卷积放在一层里面，Inception里面也嵌入了pooling。

4 最后把不同的feature map ,做了concate

后面为了降低计算，又增加了在卷积核前面，又增加了1*1卷积核

2.4 googLeNet——Inception V1结构

googlenet的主要思想就是围绕这两个思路去做的：

（1）.深度，层数更深，文章采用了22层，为了避免上述提到的梯度消失问题，
googlenet巧妙的在不同深度处增加了两个loss来保证梯度回传消失的现象。

（2）.宽度，增加了多种核
1x1，3x3，5x5，还有直接max pooling的，
但是如果简单的将这些应用到feature map上的话，concat起来的feature map厚度将会很大，
所以在googlenet中为了避免这一现象提出的inception具有如下结构，在3x3前，5x5前，
max pooling后分别加上了1x1的卷积核起到了降低feature map厚度的作用。