7_InceptionV4

本文详细介绍了Inception-v4与Inception-ResNet两种深度学习模型的结构特点。Inception-v4由六大模块构成,共计76层;Inception-ResNet则引入了残差连接,并在不同阶段对特征图尺寸进行了调整。

Inception-v4,Inception-ResNet and the Impact of Residual Connections on Learning

lnception-v4, Inception-ResNet,残差连接对模型训练的影响

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

InceptionV4

在这里插入图片描述

Inception-v4可分为六大模块分别是:
Stem、Inception-A、B、C、Reduction-A、B
每个模块都有针对性的设计,模型总共76层

在这里插入图片描述

  • 带V表示不进行padding,而标V表示进行padding
  • Stem(9层):3个3*3卷积堆叠;高效特征图下降策略(参见InceptionV3);非对称分解卷积

在这里插入图片描述

  • Inception-A(3层):标准的Inception module

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • Reduction-A (3层)︰采用3个分支,其中卷积核的参数K, l, m, n分别为192,224,256,384,表一为ReductionA在三个模型中超参的具体数量

在这里插入图片描述

  • Inception-B (5层):非对称卷积操作部分,参考Inception-v3

在这里插入图片描述

  • Reduction-B :与V3一样,采用了非对称卷积

在这里插入图片描述

  • Inception-C(4层):结构参考自Inception-v3

Inception-v4总共9+3 * 4+5 * 7+4 * 3+3+4+1 =76层

Inception-ResNet

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • Inception-ResNet的总体结构

在这里插入图片描述

  • V1-Stem

在这里插入图片描述

  • V2-Stem(输出35 * 35的特征图)

在这里插入图片描述

  • V1-InceptionA 加入了残差连接(相较于V3,此处改为拼接后再经过一个1 * 1卷积)

在这里插入图片描述

  • V2-InceptionA(处理35*35的特征图)

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  • Reduction-A (3层)(35 * 35 -> 17 * 17)︰采用3个分支,其中卷积核的参数K, l, m, n分别为192,224,256,384,表一为ReductionA在三个模型中超参的具体数量

在这里插入图片描述

  • V1-InceptionB

在这里插入图片描述

  • V2-InceptionB(处理17 * 17的特征图)

在这里插入图片描述

  • V1-Reduction-B

在这里插入图片描述

  • V2-Reduction-B(17 * 17 -> 8 * 8)

在这里插入图片描述

  • V1-InceptionC

在这里插入图片描述

  • V2-InceptionC(处理8 * 8的特征图)

激活值缩放

在这里插入图片描述

实验结果及分析

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

### InceptionV4 模型架构概述 InceptionV4 是由 Szegedy 等人在 2016 年提出的基于 Inception 结构的进一步优化版本。它结合了 Inception 和 ResNet 的优点,在保持较低计算复杂度的同时提升了模型性能。以下是关于 InceptionV4 的详细介绍。 #### 主要特点 - **残差连接 (Residual Connections)**:借鉴 ResNet 的设计理念,通过引入跳跃连接来缓解梯度消失问题并加速收敛过程[^3]。 - **因子分解卷积 (Factorized Convolutions)**:继续沿用了 Inception V3 中的策略,将大尺寸卷积分解成多个小尺寸卷积操作,从而减少参数数量和计算成本。 - **更深层次网络设计**:相比之前版本增加了更多模块堆叠层数,使得整体结构更加紧凑高效。 #### 关键组件说明 ##### Factorization into Smaller Convolutions 为了降低计算开销同时保留特征表达能力,该方法采用如下方式重构标准卷积层: - 将 \(7 \times 7\) 卷积替换为两个连续的 \(3 \times 3\) 卷积- 对于 \(5 \times 5\) 卷积,则拆分为两步完成——先做一次 \(3 \times 3\),再接另一个相同大小的操作;这样既简化运算又不会损失太多信息量. ##### Asymmetric Convolution Layers 另一种有效手段就是利用不对称形式构建新的单元格布局方案,比如把常规意义上的方形核替换成矩形形状(如\(1\times n\) 或者 \(n \times 1\))。这种方法能够显著改善空间利用率并且有助于捕捉不同方向上的纹理细节特性. ##### Auxiliary Classifiers 类似于早期版本的做法,在中间阶段设置额外分支用于辅助监督信号传递给低级部分权重更新机制提供帮助加快整个系统的训练速度以及稳定性控制方面起到积极作用[^1]. --- ### PyTorch 实现代码示例 下面展示了一个简单的 `PyTorch` 版本实现: ```python import torch from torch import nn class BasicConv2d(nn.Module): def __init__(self, input_channels, output_channels, **kwargs): super(BasicConv2d, self).__init__() self.conv = nn.Conv2d(input_channels, output_channels, bias=False, **kwargs) self.bn = nn.BatchNorm2d(output_channels) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) def forward(self, x): x = self.conv(x) x = self.bn(x) x = self.relu(x) return x class InceptionA(nn.Module): def __init__(self, input_channels, pool_features): super(InceptionA, self).__init__() # Branches definition omitted for brevity... def forward(self, x): branch1x1 = ... branch5x5 = ... branch3x3dbl = ... branch_pool = ... outputs = [branch1x1, branch5x5, branch3x3dbl, branch_pool] return torch.cat(outputs, dim=1) class InceptionB(nn.Module): pass # Define similarly... class InceptionC(nn.Module): pass # Define similarly... class ReductionA(nn.Module): # For dimensionality reduction... pass class ReductionB(nn.Module): # Another type of reduction layer. pass class InceptionV4(nn.Module): def __init__(self, num_classes=1000): super(InceptionV4, self).__init__() self.features = nn.Sequential( BasicConv2d(3, 32, kernel_size=3, stride=2), BasicConv2d(32, 64, kernel_size=3), # Rest of the layers including multiple types defined above are instantiated here. nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)) ) self.classifier = nn.Linear(1536, num_classes) # Assuming final feature map size is known. def forward(self, x): x = self.features(x) x = x.view(x.size(0), -1) x = self.classifier(x) return x ``` 上述代码片段仅展示了框架的核心逻辑,并未完全展开所有子模块的具体定义,请根据实际需求补充完整功能。 --- ### 总结 通过对 InceptionV4 架构及其关键特性的分析可以看出,这种新型 CNN 不断追求更高的效率与准确性之间的平衡点。借助先进的技术手段如批处理规范化、残差学习路径等措施实现了这一目标。对于希望深入研究计算机视觉领域或者参与相关比赛的同学来说,掌握此类先进工具无疑是非常重要的一步[^2]。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值