实现一个类Conv2D,多通道卷积计算过程如上图所示 1.属性包括:input imageout channelsstridekernel size, padding 2.在类中实现一个方法能够返回卷积后的特征图

时间: 2024-02-20 18:00:45 浏览: 56
好的,以下是一个简单的实现示例,供参考: ```python import numpy as np class Conv2D: def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size, stride=1, padding=0): self.in_channels = in_channels self.out_channels = out_channels self.kernel_size = kernel_size self.stride = stride self.padding = padding self.weights = np.random.randn(out_channels, in_channels, kernel_size, kernel_size) self.bias = np.zeros((out_channels, 1)) def forward(self, input): # 获取输入图像的大小 N, C, H, W = input.shape # 计算输出图像的大小 out_height = (H + 2 * self.padding - self.kernel_size) // self.stride + 1 out_width = (W + 2 * self.padding - self.kernel_size) // self.stride + 1 # 创建输出特征图 output = np.zeros((N, self.out_channels, out_height, out_width)) # 对输入图像进行填充 input_pad = np.pad(input, ((0,0), (0,0), (self.padding,self.padding), (self.padding,self.padding)), mode='constant') # 对输入图像进行卷积 for n in range(N): for c_out in range(self.out_channels): for i in range(out_height): for j in range(out_width): # 计算卷积结果 output[n, c_out, i, j] = np.sum(input_pad[n, :, i*self.stride:i*self.stride+self.kernel_size, j*self.stride:j*self.stride+self.kernel_size] * self.weights[c_out]) + self.bias[c_out] return output ``` 这个`Conv2D`类的`forward`方法接受一个输入图像,然后返回卷积后的特征图。它首先计算输出特征图的大小,然后创建一个输出特征图的数组。接下来,它对输入图像进行填充,以便在边缘处进行卷积。最后,它对输入图像进行卷积,使用类似于上图所示的卷积计算。
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计算该卷积神经网络的网络层数和网络参数量 conv_layers = [ # 先创建包含多层的列表 # unit 1 # 64 个 3x3 卷积核, 输入输出同大小 layers.Conv2D(64, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.Conv2D(64, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.MaxPool2D(pool_size=[2, 2], strides=2, padding='same'), # unit 2 # 输出通道提升至 128,高宽大小减半 layers.Conv2D(128, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.Conv2D(128, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.MaxPool2D(pool_size=[2, 2], strides=2, padding='same'), # unit 3 # ,输出通道提升至 256,高宽大小减半 layers.Conv2D(256, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.Conv2D(256, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.MaxPool2D(pool_size=[2, 2], strides=2, padding='same'), # unit 4 # 输出通道提升至 512,高宽大小减半 layers.Conv2D(512, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.Conv2D(512, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.MaxPool2D(pool_size=[2, 2], strides=2, padding='same'), # unit 5 # 输出通道提升至 512,高宽大小减半 layers.Conv2D(512, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.Conv2D(512, kernel_size=[3, 3], padding="same", activation=tf.nn.relu), layers.MaxPool2D(pool_size=[2, 2], strides=2, padding='same') ]

定义卷积神经网络实现宝石识别 # --------------------------------------------------------补充完成网络结构定义部分,实现宝石分类------------------------------------------------------------ class MyCNN(nn.Layer): def init(self): super(MyCNN,self).init() self.conv0=nn.Conv2D(in_channels=3, out_channels=64, kernel_size=3, stride=1) self.pool0=nn.MaxPool2D(kernel_size=2, stride=2) self.conv1=nn.Conv2D(in_channels=64, out_channels=128, kernel_size=4, stride=1) self.pool1=nn.MaxPool2D(kernel_size=2, stride=2) self.conv2=nn.Conv2D(in_channels=128, out_channels=50, kernel_size=5) self.pool2=nn.MaxPool2D(kernel_size=2, stride=2) self.conv3=nn.Conv2D(in_channels=50, out_channels=50, kernel_size=5) self.pool3=nn.MaxPool2D(kernel_size=2, stride=2) self.conv4=nn.Conv2D(in_channels=50, out_channels=50, kernel_size=5) self.pool4=nn.MaxPool2D(kernel_size=2, stride=2) self.fc1=nn.Linear(in_features=5033, out_features=25) def forward(self,input): print("input.shape:",input.shape) # 进行第一次卷积和池化操作 x=self.conv0(input) print("x.shape:",x.shape) x=self.pool0(x) print('x0.shape:',x.shape) # 进行第二次卷积和池化操作 x=self.conv1(x) print(x.shape) x=self.pool1(x) print('x1.shape:',x.shape) # 进行第三次卷积和池化操作 x=self.conv2(x) print(x.shape) x=self.pool2(x) print('x2.shape:',x.shape) # 进行第四次卷积和池化操作 x=self.conv3(x) print(x.shape) x=self.pool3(x) print('x3.shape:',x.shape) # 进行第五次卷积和池化操作 x=self.conv4(x) print(x.shape) x=self.pool4(x) print('x4.shape:',x.shape) # 将卷积层的输出展开成一维向量 x=paddle.reshape(x, shape=[-1, 5033]) print('x3.shape:',x.shape) # 进行全连接层操作 y=self.fc1(x) print('y.shape:', y.shape) return y改进代码

class Conv_ReLU_Block(nn.Module):#定义了ConvReLU()类,继承了nn.Module父类。 def __init__(self): super(Conv_ReLU_Block, self).__init__() self.conv = nn.Conv2d(in_channels=64, out_channels=64, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False)#定义了对象变量self.conv,属性是{nn.Conv2d()}对象,实际上self.conv是{nn.Conv2d()}类的实例化,实例化时需要参数。 self.relu = nn.ReLU(inplace=True) def forward(self, x):#定义了forward()方法,对输入进行操作 return self.relu(self.conv(x))#卷积和激活的一个框,下次可以直接调用 # x = self.conv(x)实际上为x = self.conv.forward(x),调用了nn.Conv2d()的forward()函数,由于大家都继承了nn.Module父类,根据nn.Module的使用方法,.forward()不写,直接写object(input) class Net(nn.Module): def __init__(self): super(Net, self).__init__() self.residual_layer = self.make_layer(Conv_ReLU_Block, 18)#调用Conv_ReLU_Block,重复18个Conv_ReLU_Block模块 self.input = nn.Conv2d(in_channels=1, out_channels=64, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False)#通道层放大 self.output = nn.Conv2d(in_channels=64, out_channels=1, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False)#通道层缩小 self.relu = nn.ReLU(inplace=True)#19-22初始化网络层 for m in self.modules(): if isinstance(m, nn.Conv2d): n = m.kernel_size[0] * m.kernel_size[1] * m.out_channels m.weight.data.normal_(0, sqrt(2. / n)) def make_layer(self, block, num_of_layer):#把Conv_ReLU_Block做一个循环,封装在 layers = [] for _ in range(num_of_layer): layers.append(block()) return nn.Sequential(*layers) def forward(self, x):#网络的整体的结构 residual = x out = self.relu(self.input(x))#增加通道数 out = self.residual_layer(out)#通过18层 out = self.output(out)#输出,降通道数 out = torch.add(out, residual)#做了一个残差连接 return out

class NLayerDiscriminator(nn.Module): def init(self, input_nc=3, ndf=64, n_layers=3, norm_layer=nn.BatchNorm2d, use_sigmoid=False, use_parallel=True): super(NLayerDiscriminator, self).init() self.use_parallel = use_parallel if type(norm_layer) == functools.partial: use_bias = norm_layer.func == nn.InstanceNorm2d else: use_bias = norm_layer == nn.InstanceNorm2d self.conv1 = nn.Conv2d(input_nc, ndf, kernel_size=3, padding=1) self.conv_offset1 = nn.Conv2d(ndf, 18, kernel_size=3, stride=1, padding=1) init_offset1 = torch.Tensor(np.zeros([18, ndf, 3, 3])) self.conv_offset1.weight = torch.nn.Parameter(init_offset1) # 初始化为0 self.conv_mask1 = nn.Conv2d(ndf, 9, kernel_size=3, stride=1, padding=1) init_mask1 = torch.Tensor(np.zeros([9, ndf, 3, 3]) + np.array([0.5])) self.conv_mask1.weight = torch.nn.Parameter(init_mask1) # 初始化为0.5 kw = 4 padw = int(np.ceil((kw-1)/2)) nf_mult = 1 for n in range(1, n_layers): nf_mult_prev = nf_mult nf_mult = min(2n, 8) self.sequence2 = [ nn.Conv2d(ndf * nf_mult_prev, ndf * nf_mult, kernel_size=kw, stride=2, padding=padw, bias=use_bias), norm_layer(ndf * nf_mult), nn.LeakyReLU(0.2, True) ] nf_mult_prev = nf_mult nf_mult = min(2n_layers, 8) self.sequence2 += [ nn.Conv2d(ndf * nf_mult_prev, ndf * nf_mult, kernel_size=kw, stride=1, padding=padw, bias=use_bias), norm_layer(ndf * nf_mult), nn.LeakyReLU(0.2, True) ] self.sequence2 += [nn.Conv2d(ndf * nf_mult, 1, kernel_size=kw, stride=1, padding=padw)] if use_sigmoid: self.sequence2 += [nn.Sigmoid()] def forward(self, input): input = self.conv1(input) offset1 = self.conv_offset1(input) mask1 = torch.sigmoid(self.conv_mask1(input)) sequence1 = [ torchvision.ops.deform_conv2d(input=input, offset=offset1, weight=self.conv1.weight, mask=mask1, padding=(1, 1)) ] sequence2 = sequence1 + self.sequence2 self.model = nn.Sequential(*sequence2) nn.LeakyReLU(0.2, True) return self.model(input),上述代码中:出现错误:torchvision.ops.deform_conv2d(input=input, offset=offset1,RuntimeError: Expected weight_c.size(1) * n_weight_grps == input_c.size(1) to be true, but got false. (Could this error message be improved? If so, please report an enhancement request to PyTorch.)

描述这段代码 class VGGTest(nn.Module): def __init__(self, pretrained=True, numClasses=10): super(VGGTest, self).__init__() # conv1 1/2 self.conv1_1 = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, padding=1) self.relu1_1 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv1_2 = nn.Conv2d(64, 64, kernel_size=3, padding=1) self.relu1_2 = nn.ReLU(inplace=True) self.pool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) # conv2 1/4 self.conv2_1 = nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, padding=1) self.relu2_1 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv2_2 = nn.Conv2d(128, 128, kernel_size=3, padding=1) self.relu2_2 = nn.ReLU(inplace=True) self.pool2 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) # conv3 1/8 self.conv3_1 = nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, padding=1) self.relu3_1 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv3_2 = nn.Conv2d(256, 256, kernel_size=3, padding=1) self.relu3_2 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv3_3 = nn.Conv2d(256, 256, kernel_size=3, padding=1) self.relu3_3 = nn.ReLU(inplace=True) self.pool3 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) # conv4 1/16 self.conv4_1 = nn.Conv2d(256, 512, kernel_size=3, padding=1) self.relu4_1 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv4_2 = nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1) self.relu4_2 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv4_3 = nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1) self.relu4_3 = nn.ReLU(inplace=True) self.pool4 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) # conv5 1/32 self.conv5_1 = nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1) self.relu5_1 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv5_2 = nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1) self.relu5_2 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv5_3 = nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1) self.relu5_3 = nn.ReLU(inplace=True) self.pool5 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2)

def block1(x, filters, kernel_size=3, stride=1, conv_shortcut=True, name=None): """A residual block. Arguments: x: input tensor. filters: integer, filters of the bottleneck layer. kernel_size: default 3, kernel size of the bottleneck layer. stride: default 1, stride of the first layer. conv_shortcut: default True, use convolution shortcut if True, otherwise identity shortcut. name: string, block label. Returns: Output tensor for the residual block. """ bn_axis = 3 if backend.image_data_format() == 'channels_last' else 1 if conv_shortcut: shortcut = layers.Conv2D( 4 * filters, 1, strides=stride, name=name + '_0_conv')(x) shortcut = layers.BatchNormalization( axis=bn_axis, epsilon=1.001e-5, name=name + '_0_bn')(shortcut) else: shortcut = x #第一个卷积结构 x = layers.Conv2D(filters, 1, strides=stride, name=name + '_1_conv')(x) x = layers.BatchNormalization( axis=bn_axis, epsilon=1.001e-5, name=name + '_1_bn')(x) x = layers.Activation('relu', name=name + '_1_relu')(x) #第二个卷积结构 x = layers.Conv2D( filters, kernel_size, padding='SAME', name=name + '_2_conv')(x) x = layers.BatchNormalization( axis=bn_axis, epsilon=1.001e-5, name=name + '_2_bn')(x) x = layers.Activation('relu', name=name + '_2_relu')(x) #第三个卷积结构 x = layers.Conv2D(4 * filters, 1, name=name + '_3_conv')(x) x = layers.BatchNormalization( axis=bn_axis, epsilon=1.001e-5, name=name + '_3_bn')(x) x = layers.Add(name=name + '_add')([shortcut, x]) x = layers.Activation('relu', name=name + '_out')(x) return x def stack1(x, filters, blocks, stride1=2, name=None): """A set of stacked residual blocks. Arguments: x: input tensor. filters: integer, filters of the bottleneck layer in a block. blocks: integer, blocks in the stacked blocks. stride1: default 2, stride of the first layer in the first block. name: string, stack label. Returns: Output tensor for the stacked blocks. """ x = block1(x, filters, stride=stride1, name=name + '_block1') for i in range(2, blocks + 1): x = block1(x, filters, conv_shortcut=False, name=name + '_block' + str(i)) return x

class NLayerDiscriminator(nn.Module): def init(self, input_nc=3, ndf=64, n_layers=3, norm_layer=nn.BatchNorm2d, use_sigmoid=False, use_parallel=True): super(NLayerDiscriminator, self).init() self.use_parallel = use_parallel if type(norm_layer) == functools.partial: use_bias = norm_layer.func == nn.InstanceNorm2d else: use_bias = norm_layer == nn.InstanceNorm2d self.conv1 = nn.Conv2d(input_nc, ndf, kernel_size=3, padding=1) self.conv_offset1 = nn.Conv2d(input_nc, 18, kernel_size=3, stride=1, padding=1) init_offset1 = torch.Tensor(np.zeros([18, input_nc, 3, 3])) self.conv_offset1.weight = torch.nn.Parameter(init_offset1) # 初始化为0 self.conv_mask1 = nn.Conv2d(input_nc, 9, kernel_size=3, stride=1, padding=1) init_mask1 = torch.Tensor(np.zeros([9, input_nc, 3, 3]) + np.array([0.5])) self.conv_mask1.weight = torch.nn.Parameter(init_mask1) # 初始化为0.5 kw = 4 padw = int(np.ceil((kw-1)/2)) nf_mult = 1 for n in range(1, n_layers): nf_mult_prev = nf_mult nf_mult = min(2n, 8) self.sequence = [ nn.Conv2d(ndf * nf_mult_prev, ndf * nf_mult, kernel_size=kw, stride=2, padding=padw, bias=use_bias), norm_layer(ndf * nf_mult), nn.LeakyReLU(0.2, True) ] nf_mult_prev = nf_mult nf_mult = min(2n_layers, 8) self.sequence += [ nn.Conv2d(ndf * nf_mult_prev, ndf * nf_mult, kernel_size=kw, stride=1, padding=padw, bias=use_bias), norm_layer(ndf * nf_mult), nn.LeakyReLU(0.2, True) ] self.sequence += [nn.Conv2d(ndf * nf_mult, 1, kernel_size=kw, stride=1, padding=padw)] if use_sigmoid: self.sequence += [nn.Sigmoid()] def forward(self, input): offset1 = self.conv_offset1(input) mask1 = torch.sigmoid(self.conv_mask1(input)) sequence1 = [ torchvision.ops.deform_conv2d(input=input, offset=offset1, weight=self.conv1.weight, mask=mask1, padding=(1, 1)) ] sequence = sequence1 + self.sequence self.model = nn.Sequential(*sequence) return self.model(input),上述代码出现问题:TypeError: torch.cuda.FloatTensor is not a Module subclass,如何修改

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