怎么实现goolenetv2

时间: 2024-11-04 21:10:05 浏览: 11
GoogLeNet v2(也称为Inception v2)是基于原始GoogLeNet(Inception v1)进行改进的卷积神经网络架构。以下是如何在PyTorch中实现GoogLeNet v2的关键点: ### 模型结构 1. **基本模块**: - `BasicConv2d`:一个简单的卷积层后接ReLU激活函数。 - `Inception`:由四个并行分支组成,每个分支有不同的卷积核大小或池化操作,最后将这些分支的输出拼接在一起。 - `InceptionAux`:辅助分类器,用于在网络中间提供额外的监督信号。 2. **主干网络**: - 输入图像尺寸为 `N x 3 x 224 x 224`。 - 经过一系列卷积和最大池化层,逐步减少特征图的空间维度,同时增加通道数。 - 多个 `Inception` 模块串联使用,形成网络的主要部分。 - 辅助分类器在训练时启用,用于加速收敛。 - 最后通过全局平均池化、Dropout 和全连接层输出分类结果。 ### 代码实现 以下是GoogLeNet v2的主要实现代码: ```python import torch.nn as nn import torch import torch.nn.functional as F class BasicConv2d(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, **kwargs): super(BasicConv2d, self).__init__() self.conv = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, **kwargs) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) def forward(self, x): x = self.conv(x) x = self.relu(x) return x class Inception(nn.Module): def __init__(self, in_channels, ch1x1, ch3x3red, ch3x3, ch5x5red, ch5x5, pool_proj): super(Inception, self).__init__() self.branch1 = BasicConv2d(in_channels, ch1x1, kernel_size=1) self.branch2 = nn.Sequential( BasicConv2d(in_channels, ch3x3red, kernel_size=1), BasicConv2d(ch3x3red, ch3x3, kernel_size=3, padding=1) ) self.branch3 = nn.Sequential( BasicConv2d(in_channels, ch5x5red, kernel_size=1), BasicConv2d(ch5x5red, ch5x5, kernel_size=3, padding=1), BasicConv2d(ch5x5, ch5x5, kernel_size=3, padding=1) ) self.branch4 = nn.Sequential( nn.MaxPool2d(kernel_size=3, stride=1, padding=1), BasicConv2d(in_channels, pool_proj, kernel_size=1) ) def forward(self, x): branch1 = self.branch1(x) branch2 = self.branch2(x) branch3 = self.branch3(x) branch4 = self.branch4(x) outputs = [branch1, branch2, branch3, branch4] return torch.cat(outputs, 1) class InceptionAux(nn.Module): def __init__(self, in_channels, num_classes): super(InceptionAux, self).__init__() self.averagePool = nn.AvgPool2d(kernel_size=5, stride=3) self.conv = BasicConv2d(in_channels, 128, kernel_size=1) self.fc1 = nn.Linear(2048, 1024) self.fc2 = nn.Linear(1024, num_classes) def forward(self, x): x = self.averagePool(x) x = self.conv(x) x = torch.flatten(x, 1) x = F.dropout(x, 0.5, training=self.training) x = F.relu(self.fc1(x), inplace=True) x = F.dropout(x, 0.5, training=self.training) x = self.fc2(x) return x class GoogLeNet(nn.Module): def __init__(self, num_classes=1000, aux_logits=True, init_weights=False): super(GoogLeNet, self).__init__() self.aux_logits = aux_logits self.conv1 = BasicConv2d(3, 64, kernel_size=7, stride=2, padding=3) self.maxpool1 = nn.MaxPool2d(3, stride=2, ceil_mode=True) self.conv2 = BasicConv2d(64, 64, kernel_size=1) self.conv3 = BasicConv2d(64, 192, kernel_size=3, padding=1) self.maxpool2 = nn.MaxPool2d(3, stride=2, ceil_mode=True) self.inception3a = Inception(192, 64, 96, 128, 16, 32, 32) self.inception3b = Inception(256, 128, 128, 192, 32, 96, 64) self.maxpool3 = nn.MaxPool2d(3, stride=2, ceil_mode=True) self.inception4a = Inception(480, 192, 96, 208, 16, 48, 64) self.inception4b = Inception(512, 160, 112, 224, 24, 64, 64) self.inception4c = Inception(512, 128, 128, 256, 24, 64, 64) self.inception4d = Inception(512, 112, 144, 288, 32, 64, 64) self.inception4e = Inception(528, 256, 160, 320, 32, 128, 128) self.maxpool4 = nn.MaxPool2d(3, stride=2, ceil_mode=True) self.inception5a = Inception(832, 256, 160, 320, 32, 128, 128) self.inception5b = Inception(832, 384, 192, 384, 48, 128, 128) if self.aux_logits: self.aux1 = InceptionAux(512, num_classes) self.aux2 = InceptionAux(528, num_classes) self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)) self.dropout = nn.Dropout(0.4) self.fc = nn.Linear(1024, num_classes) if init_weights: self._initialize_weights() def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.maxpool1(x) x = self.conv2(x) x = self.conv3(x) x = self.maxpool2(x) x = self.inception3a(x) x = self.inception3b(x) x = self.maxpool3(x) x = self.inception4a(x) if self.training and self.aux_logits: aux1 = self.aux1(x) x = self.inception4b(x) x = self.inception4c(x) x = self.inception4d(x) if self.training and self.aux_logits: aux2 = self.aux2(x) x = self.inception4e(x) x = self.maxpool4(x) x = self.inception5a(x) x = self.inception5b(x) x = self.avgpool(x) x = torch.flatten(x, 1) x = self.dropout(x) x = self.fc(x) if self.training and self.aux_logits: return x, aux2, aux1 return x def _initialize_weights(self): for m in self.modules(): if isinstance(m, nn.Conv2d): nn.init.kaiming_normal_(m.weight, mode='fan_out', nonlinearity='relu') if m.bias is not None: nn.init.constant_(m.bias, 0) elif isinstance(m, nn.Linear): nn.init.normal_(m.weight, 0, 0.01) nn.init.constant_(m.bias, 0) ``` ### 关键点总结 - **卷积和池化层**:用于逐步减少特征图的空间维度,同时增加通道数。 - **Inception模块**:多个并行分支组合,增强模型的表达能力。 - **辅助分类器**:在网络中间提供额外的监督信号,加速收敛。 - **权重初始化**:使用Kaiming初始化方法,有助于缓解梯度消失问题。 通过以上步骤,你可以实现一个完整的GoogLeNet v2模型。希望这对你有所帮助!
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