详细说明shufflenet v2做图像识别和目标检测时的差别在哪里,并给出有代码解释的代码

时间: 2024-01-21 08:19:58 浏览: 27
ShuffleNet V2是一种轻量级的卷积神经网络,其主要目的是在保持高精度的同时减少模型的计算和内存消耗。相比于传统的卷积神经网络,ShuffleNet V2在计算效率和精度之间取得了良好的平衡。 在图像识别任务中,ShuffleNet V2相比于传统的卷积神经网络,主要的区别在于其采用了两种新的结构:逐通道组卷积和通道重排。逐通道组卷积将卷积操作分解成两个步骤,首先对每个通道进行卷积,然后将不同通道的结果合并在一起。这样可以减少模型中参数的数量,并且可以在一定程度上提高计算效率。通道重排则是通过对输入特征图进行通道的重新排列,使得不同卷积层之间可以共享计算,从而进一步减少计算量。 在目标检测任务中,ShuffleNet V2相比于传统的卷积神经网络,主要的区别在于其采用了轻量级的检测头部结构。具体来说,ShuffleNet V2在检测头部中使用了轻量级的特征金字塔网络和轻量级的预测网络,这样可以在保持较高的检测精度的同时,进一步减少计算量和内存消耗。 以下是使用 PyTorch 实现的 ShuffleNet V2 的代码示例: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class ShuffleNetV2Block(nn.Module): def __init__(self, inp, oup, mid_channels, ksize, stride): super(ShuffleNetV2Block, self).__init__() self.stride = stride self.conv1 = nn.Conv2d(inp, mid_channels, 1, 1, 0, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(mid_channels) self.depthwise_conv2 = nn.Conv2d(mid_channels, mid_channels, ksize, stride, ksize//2, groups=mid_channels, bias=False) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(mid_channels) self.conv3 = nn.Conv2d(mid_channels, oup, 1, 1, 0, bias=False) self.bn3 = nn.BatchNorm2d(oup) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) def forward(self, x): residual = x out = self.conv1(x) out = self.bn1(out) out = self.relu(out) out = self.depthwise_conv2(out) out = self.bn2(out) out = self.relu(out) out = self.conv3(out) out = self.bn3(out) if self.stride == 2: residual = F.avg_pool2d(residual, 2) if residual.shape[1] != out.shape[1]: residual = torch.cat([residual, residual*0], dim=1) out += residual out = self.relu(out) return out class ShuffleNetV2(nn.Module): def __init__(self, input_size=224, num_classes=1000, scale_factor=1.0): super(ShuffleNetV2, self).__init__() assert input_size % 32 == 0 self.stage_repeats = [4, 8, 4] self.scale_factor = scale_factor # stage 1 output_channel = self._make_divisible(24 * scale_factor, 4) self.conv1 = nn.Conv2d(3, output_channel, kernel_size=3, stride=2, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(output_channel) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) self.maxpool = nn.MaxPool2d(kernel_size=3, stride=2, padding=1) # stage 2 - 4 self.stage2 = self._make_stage(2, output_channel, self._make_divisible(48 * scale_factor, 4), 3, 2) self.stage3 = self._make_stage(self.stage_repeats[0], self._make_divisible(48 * scale_factor, 4), self._make_divisible(96 * scale_factor, 4), 3, 2) self.stage4 = self._make_stage(self.stage_repeats[1], self._make_divisible(96 * scale_factor, 4), self._make_divisible(192 * scale_factor, 4), 3, 2) # stage 5 self.stage5 = nn.Sequential( nn.Conv2d(self._make_divisible(192 * scale_factor, 4), self._make_divisible(1024 * scale_factor, 4), kernel_size=1, stride=1, padding=0, bias=False), nn.BatchNorm2d(self._make_divisible(1024 * scale_factor, 4)), nn.ReLU(inplace=True), nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)), ) # classifier self.fc = nn.Linear(self._make_divisible(1024 * scale_factor, 4), num_classes) self._initialize_weights() def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.bn1(x) x = self.relu(x) x = self.maxpool(x) x = self.stage2(x) x = self.stage3(x) x = self.stage4(x) x = self.stage5(x) x = x.view(x.size(0), -1) x = self.fc(x) return x def _make_divisible(self, v, divisor, min_value=None): if min_value is None: min_value = divisor new_v = max(min_value, int(v + divisor / 2) // divisor * divisor) # Make sure that round down does not go down by more than 10%. if new_v < 0.9 * v: new_v += divisor return new_v def _make_stage(self, repeat_num, inp, oup, ksize, stride): layers = [] layers.append(ShuffleNetV2Block(inp, oup, oup//2, ksize, stride)) for i in range(repeat_num): layers.append(ShuffleNetV2Block(oup, oup, oup//2, ksize, 1)) return nn.Sequential(*layers) def _initialize_weights(self): for m in self.modules(): if isinstance(m, nn.Conv2d): nn.init.kaiming_normal_(m.weight, mode='fan_out') if m.bias is not None: nn.init.zeros_(m.bias) elif isinstance(m, nn.BatchNorm2d): nn.init.ones_(m.weight) nn.init.zeros_(m.bias) elif isinstance(m, nn.Linear): nn.init.normal_(m.weight, 0, 0.01) nn.init.zeros_(m.bias) ``` 以上代码实现了一个基于 ShuffleNet V2 的图像分类模型。其中 `_make_stage` 方法用于构造网络中的每个 stage,而 `ShuffleNetV2Block` 则是构造每个 stage 中的基本单元。在实现目标检测任务时,可以将这个模型作为特征提取器,在此基础上添加轻量级的检测头部结构即可。

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