def convolution_block(X, f, filters, stage, block, s=2):

时间: 2023-08-06 13:06:45 浏览: 48
这是一个用于实现卷积操作的函数,其中参数含义如下: - X:输入的特征图 - f:卷积核的大小 - filters:卷积核的数量 - stage:这个卷积层所处的阶段(用于命名) - block:这个卷积层所处的块(用于命名) - s:步长 函数的实现可能类似于以下代码: ```python def convolution_block(X, f, filters, stage, block, s=2): conv_name_base = 'res' + str(stage) + block + '_branch' bn_name_base = 'bn' + str(stage) + block + '_branch' # 使用 Keras 中的 Conv2D 函数实现卷积操作 X_shortcut = X F1 = keras.layers.Conv2D(filters, (1, 1), strides=(s, s), name=conv_name_base + '2a', kernel_initializer='he_normal')(X) X = keras.layers.BatchNormalization(axis=3, name=bn_name_base + '2a')(F1) X = keras.layers.Activation('relu')(X) # 实现一个卷积-批归一化-激活函数的块 F2 = keras.layers.Conv2D(filters, (f, f), strides=(1, 1), padding='same', name=conv_name_base + '2b', kernel_initializer='he_normal')(X) X = keras.layers.BatchNormalization(axis=3, name=bn_name_base + '2b')(F2) X = keras.layers.Activation('relu')(X) # 最后再次实现一个卷积-批归一化的块 F3 = keras.layers.Conv2D(filters * 4, (1, 1), strides=(1, 1), name=conv_name_base + '2c', kernel_initializer='he_normal')(X) X = keras.layers.BatchNormalization(axis=3, name=bn_name_base + '2c')(F3) # 添加 shortcut X_shortcut = keras.layers.Conv2D(filters * 4, (1, 1), strides=(s, s), name=conv_name_base + '1', kernel_initializer='he_normal')(X_shortcut) X_shortcut = keras.layers.BatchNormalization(axis=3, name=bn_name_base + '1')(X_shortcut) X = keras.layers.Add()([X, X_shortcut]) X = keras.layers.Activation('relu')(X) return X ``` 这个函数实际上是一个残差块,由两个卷积层和一个 shortcut 组成,其中第一个卷积层的步长为 $s$,第二个卷积层的步长为 1。shortcut 是通过对输入的特征图进行卷积和批归一化操作得到的,然后再与卷积层的输出相加。最后的激活函数使用 ReLU。

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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

解释from keras.layers import Input, Conv2D, BatchNormalization, Activation, Addfrom keras.models import Modeldef res_block(inputs, filters, kernel_size=3, strides=1, padding='same'): x = Conv2D(filters, kernel_size, strides=strides, padding=padding)(inputs) x = BatchNormalization()(x) x = Activation('relu')(x) x = Conv2D(filters, kernel_size, strides=1, padding=padding)(x) x = BatchNormalization()(x) x = Add()([x, inputs]) x = Activation('relu')(x) return xinput_shape = (224, 224, 3)input1 = Input(input_shape)input2 = Input(input_shape)input3 = Input(input_shape)x = Conv2D(64, 7, strides=2, padding='same')(input1)x = BatchNormalization()(x)x = Activation('relu')(x)x = res_block(x, 64)x = res_block(x, 64)x = Conv2D(128, 3, strides=2, padding='same')(x)x = BatchNormalization()(x)x = Activation('relu')(x)x = res_block(x, 128)x = res_block(x, 128)x = Conv2D(256, 3, strides=2, padding='same')(x)x = BatchNormalization()(x)x = Activation('relu')(x)x = res_block(x, 256)x = res_block(x, 256)x = Conv2D(512, 3, strides=2, padding='same')(x)x = BatchNormalization()(x)x = Activation('relu')(x)x = res_block(x, 512)x = res_block(x, 512)x1 = Conv2D(1024, 3, strides=2, padding='same')(x)x1 = BatchNormalization()(x1)x1 = Activation('relu')(x1)x1 = res_block(x1, 1024)x1 = res_block(x1, 1024)x1 = Conv2D(2048, 3, strides=2, padding='same')(x1)x1 = BatchNormalization()(x1)x1 = Activation('relu')(x1)x1 = res_block(x1, 2048)x1 = res_block(x1, 2048)output1 = x1x2 = Conv2D(1024, 3, strides=2, padding='same')(x)x2 = BatchNormalization()(x2)x2 = Activation('relu')(x2)x2 = res_block(x2, 1024)x2 = res_block(x2, 1024)x2 = Conv2D(2048, 3, strides=2, padding='same')(x2)x2 = BatchNormalization()(x2)x2 = Activation('relu')(x2)x2 = res_block(x2, 2048)x2 = res_block(x2, 2048)output2 = x2x3 = Conv2D(1024, 3, strides=2, padding='same')(x)x3 = BatchNormalization()(x3)x3 = Activation('relu')(x3)x3 = res_block(x3, 1024)x3 = res_block(x3, 1024)x3 = Conv2D(2048, 3, strides=2, padding='same')(x3)x3 = BatchNormalization()(x3)x3 = Activation('relu')(x3)x3 = res_block(x3, 2048)x3 = res_block(x3, 2048)output3 = x3model = Model(inputs=[input1, input2, input3], outputs=[output1, output2, output3])

class TemporalBlock(nn.Module): """ Temporal block with the following layers: - 2x3x3, 1x3x3, spatio-temporal pyramid pooling - dropout - skip connection. """ def __init__(self, in_channels, out_channels=None, use_pyramid_pooling=False, pool_sizes=None): super().__init__() self.in_channels = in_channels self.half_channels = in_channels // 2 self.out_channels = out_channels or self.in_channels self.kernels = [(2, 3, 3), (1, 3, 3)] # Flag for spatio-temporal pyramid pooling self.use_pyramid_pooling = use_pyramid_pooling # 3 convolution paths: 2x3x3, 1x3x3, 1x1x1 self.convolution_paths = [] for kernel_size in self.kernels: self.convolution_paths.append( nn.Sequential( conv_1x1x1_norm_activated(self.in_channels, self.half_channels), CausalConv3d(self.half_channels, self.half_channels, kernel_size=kernel_size), ) ) self.convolution_paths.append(conv_1x1x1_norm_activated(self.in_channels, self.half_channels)) self.convolution_paths = nn.ModuleList(self.convolution_paths) agg_in_channels = len(self.convolution_paths) * self.half_channels if self.use_pyramid_pooling: assert pool_sizes is not None, "setting must contain the list of kernel_size, but is None." reduction_channels = self.in_channels // 3 self.pyramid_pooling = PyramidSpatioTemporalPooling(self.in_channels, reduction_channels, pool_sizes) agg_in_channels += len(pool_sizes) * reduction_channels # Feature aggregation self.aggregation = nn.Sequential( conv_1x1x1_norm_activated(agg_in_channels, self.out_channels),) if self.out_channels != self.in_channels: self.projection = nn.Sequential( nn.Conv3d(self.in_channels, self.out_channels, kernel_size=1, bias=False), nn.BatchNorm3d(self.out_channels), ) else: self.projection = None网络结构是什么?

# New module: utils.pyimport torchfrom torch import nnclass ConvBlock(nn.Module): """A convolutional block consisting of a convolution layer, batch normalization layer, and ReLU activation.""" def __init__(self, in_chans, out_chans, drop_prob): super().__init__() self.conv = nn.Conv2d(in_chans, out_chans, kernel_size=3, padding=1) self.bn = nn.BatchNorm2d(out_chans) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) self.dropout = nn.Dropout2d(p=drop_prob) def forward(self, x): x = self.conv(x) x = self.bn(x) x = self.relu(x) x = self.dropout(x) return x# Refactored U-Net modelfrom torch import nnfrom utils import ConvBlockclass UnetModel(nn.Module): """PyTorch implementation of a U-Net model.""" def __init__(self, in_chans, out_chans, chans, num_pool_layers, drop_prob, pu_args=None): super().__init__() PUPS.__init__(self, *pu_args) self.in_chans = in_chans self.out_chans = out_chans self.chans = chans self.num_pool_layers = num_pool_layers self.drop_prob = drop_prob # Calculate input and output channels for each ConvBlock ch_list = [chans] + [chans * 2 ** i for i in range(num_pool_layers - 1)] in_chans_list = [in_chans] + [ch_list[i] for i in range(num_pool_layers - 1)] out_chans_list = ch_list[::-1] # Create down-sampling layers self.down_sample_layers = nn.ModuleList() for i in range(num_pool_layers): self.down_sample_layers.append(ConvBlock(in_chans_list[i], out_chans_list[i], drop_prob)) # Create up-sampling layers self.up_sample_layers = nn.ModuleList() for i in range(num_pool_layers - 1): self.up_sample_layers.append(ConvBlock(out_chans_list[i], out_chans_list[i + 1] // 2, drop_prob)) self.up_sample_layers.append(ConvBlock(out_chans_list[-1], out_chans_list[-1], drop_prob)) # Create final convolution layer self.conv2 = nn.Sequential( nn.Conv2d(out_chans_list[-1], out_chans_list[-1] // 2, kernel_size=1), nn.Conv2d(out_chans_list[-1] // 2, out_chans, kernel_size=1), nn.Conv2d(out_chans, out_chans, kernel_size=1), ) def forward(self, x): # Down-sampling path encoder_outs = [] for layer in self.down_sample_layers: x = layer(x) encoder_outs.append(x) x = nn.MaxPool2d(kernel_size=2)(x) # Bottom layer x = self.conv(x) # Up-sampling path for i, layer in enumerate(self.up_sample_layers): x = nn.functional.interpolate(x, scale_factor=2, mode='bilinear', align_corners=True) x = torch.cat([x, encoder_outs[-(i + 1)]], dim=1) x = layer(x) # Final convolution layer x = self.conv2(x) return x

clear all; close all; clc; tic bits_options = [0,1,2]; noise_option = 1; b = 4; NT = 2; SNRdBs =[0:2:20]; sq05=sqrt(0.5); nobe_target = 500; BER_target = 1e-3; raw_bit_len = 2592-6; interleaving_num = 72; deinterleaving_num = 72; N_frame = 1e8; for i_bits=1:length(bits_options) bits_option=bits_options(i_bits); BER=zeros(size(SNRdBs)); for i_SNR=1:length(SNRdBs) sig_power=NT; SNRdB=SNRdBs(i_SNR); sigma2=sig_power10^(-SNRdB/10)noise_option; sigma1=sqrt(sigma2/2); nobe = 0; Viterbi_init for i_frame=1:1:N_frame switch (bits_option) case {0}, bits=zeros(1,raw_bit_len); case {1}, bits=ones(1,raw_bit_len); case {2}, bits=randi(1,raw_bit_len,[0,1]); end encoding_bits = convolution_encoder(bits); interleaved=[]; for i=1:interleaving_num interleaved=[interleaved encoding_bits([i:interleaving_num:end])]; end temp_bit =[]; for tx_time=1:648 tx_bits=interleaved(1:8); interleaved(1:8)=[]; QAM16_symbol = QAM16_mod(tx_bits, 2); x(1,1) = QAM16_symbol(1); x(2,1) = QAM16_symbol(2); if rem(tx_time-1,81)==0 H = sq05(randn(2,2)+jrandn(2,2)); end y = Hx; if noise_option==1 noise = sqrt(sigma2/2)(randn(2,1)+j*randn(2,1)); y = y + noise; end W = inv(H'H+sigma2diag(ones(1,2)))H'; X_tilde = Wy; X_hat = QAM16_slicer(X_tilde, 2); temp_bit = [temp_bit QAM16_demapper(X_hat, 2)]; end deinterleaved=[]; for i=1:deinterleaving_num deinterleaved=[deinterleaved temp_bit([i:deinterleaving_num:end])]; end received_bit=Viterbi_decode(deinterleaved); for EC_dummy=1:1:raw_bit_len, if bits(EC_dummy)~=received_bit(EC_dummy), nobe=nobe+1; end if nobe>=nobe_target, break; end end if (nobe>=nobe_target) break; end end = BER(i_SNR) = nobe/((i_frame-1)*raw_bit_len+EC_dummy); fprintf('bits_option:%d,SNR:%d dB,BER:%1.4f\n',bits_option,SNRdB,BER(i_SNR)); end figure; semilogy(SNRdBs,BER); xlabel('SNR(dB)'); ylabel('BER'); title(['Bits_option:',num2str(bits_option)]); grid on; end将这段代码改为有噪声的情况

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