ResNet 的 PyTorch 实现

本文详细介绍了ResNet模型的原理和结构,包括解决深度学习中的梯度消失和性能饱和问题,以及ResNet 18/34和50/101/152的不同构建方式。通过PyTorch代码展示了ResNet的基本块和堆叠模块,同时讨论了网络参数初始化和输入图像预处理策略,如随机裁剪、归一化等。

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ResNet 的文章有两篇:Deep Residual Learning for Image RecognitionIdentity Mappings in Deep Residual Networks。这里仅仅关注三个问题:ResNet 解决了机器学习中的什么问题;ResNet 的代码怎么写的;ResNet 怎么用。至于文章中的性能研究和试验结果,就不做讨论了。

Deep Residual Learning for Image Recognition

ResNet 解决了 deep NN 的两大问题:1. deep NN 的梯度弥散和爆炸问题;2. deep NN 的精度随着模型的加深,会逐渐饱和不再上升,甚至会大幅度下降。

其理论基础在于:机器学习的目的是用一个任意复杂的函数 H(x) H ( x ) 来近似样本数据的分布。而这个任意复杂的函数 H(x) H ( x ) 可以由任意多的非线性单元来近似。如果将 H(x) H ( x ) 写为: H(x)=

ResNet(Residual Network)是一种非常流行的深度卷积神经网络模型,它在解决深层网络训练过程中的梯度消失和梯度爆炸问题上具有很好的效果。下面是ResNetPyTorch中的实现方式: 1. 导入所需的库和模块: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F ``` 2. 定义基本的残差块(Residual Block): ```python class ResidualBlock(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, stride=1): super(ResidualBlock, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=stride, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(out_channels) self.conv2 = nn.Conv2d(out_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(out_channels) self.shortcut = nn.Sequential() if stride != 1 or in_channels != out_channels: self.shortcut = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=1, stride=stride, bias=False), nn.BatchNorm2d(out_channels) ) def forward(self, x): residual = x out = F.relu(self.bn1(self.conv1(x))) out = self.bn2(self.conv2(out)) out += self.shortcut(residual) out = F.relu(out) return out ``` 3. 定义ResNet模型: ```python class ResNet(nn.Module): def __init__(self, block, num_blocks, num_classes=10): super(ResNet, self).__init__() self.in_channels = 64 self.conv1 = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64) self.layer1 = self.make_layer(block, 64, num_blocks[0], stride=1) self.layer2 = self.make_layer(block, 128, num_blocks[1], stride=2) self.layer3 = self.make_layer(block, 256, num_blocks[2], stride=2) self.layer4 = self.make_layer(block, 512, num_blocks[3], stride=2) self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)) self.fc = nn.Linear(512, num_classes) def make_layer(self, block, out_channels, num_blocks, stride): layers = [] layers.append(block(self.in_channels, out_channels, stride)) self.in_channels = out_channels for _ in range(1, num_blocks): layers.append(block(out_channels, out_channels)) return nn.Sequential(*layers) def forward(self, x): out = F.relu(self.bn1(self.conv1(x))) out = self.layer1(out) out = self.layer2(out) out = self.layer3(out) out = self.layer4(out) out = self.avg_pool(out) out = out.view(out.size(0), -1) out = self.fc(out) return out ``` 4. 创建ResNet模型实例: ```python def ResNet18(): return ResNet(ResidualBlock, [2, 2, 2, 2]) ``` 这样就完成了ResNetPyTorch中的实现。你可以根据自己的需求进行修改和扩展。
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