卷积模块重参数化

卷积模块的重参数化实现。
class SeqConv3x3(nn.Module):
def init(self, seq_type, inp_planes, out_planes, depth_multiplier):
super(SeqConv3x3, self).init()

    self.type = seq_type
    self.inp_planes = inp_planes
    self.out_planes = out_planes

    if self.type == 'conv1x1-conv3x3':
        self.mid_planes = int(out_planes * depth_multiplier)
        conv0 = torch.nn.Conv2d(self.inp_planes, self.mid_planes, kernel_size=1, padding=0)
        self.k0 = conv0.weight
        self.b0 = conv0.bias

        conv1 = torch.nn.Conv2d(self.mid_planes, self.out_planes, kernel_size=3)
        self.k1 = conv1.weight
        self.b1 = conv1.bias

    elif self.type == 'conv1x1-sobelx':
        conv0 = torch.nn.Conv2d(self.inp_planes, self.out_planes, kernel_size=1, padding=0)
        self.k0 = conv0.weight
        self.b0 = conv0.bias

        # init scale & bias
        scale = torch.randn(size=(self.out_planes, 1, 1, 1)) * 1e-3
        self.scale = nn.Parameter(scale)
        # bias = 0.0
        # bias = [bias for c in range(self.out_planes)]
        # bias = torch.FloatTensor(bias)
        bias = torch.randn(self.out_planes) * 1e-3
        bias = torch.reshape(bias, (self.out_planes,))
        self.bias = nn.Parameter(bias)
        # init mask
        self.mask = torch.zeros((self.out_planes, 1, 3, 3), dtype=torch.float32)
        for i in range(self.out_planes):
            self.mask[i, 0, 0, 0] = 1.0
            self.mask[i, 0, 1, 0] = 2.0
            self.mask[i, 0, 2, 0] = 1.0
            self.mask[i, 0, 0, 2] = -1.0
            self.mask[i, 0, 1, 2] = -2.0
            self.mask[i, 0, 2, 2] = -1.0
        self.mask = nn.Parameter(data=self.mask, requires_grad=False)

    elif self.type == 'conv1x1-sobely':
        conv0 = torch.nn.Conv2d(self.inp_planes, self.out_planes, kernel_size=1, padding=0)
        sel
### 在线卷积重参数化的技术细节与实现方法 #### 什么是在线卷积重参数化? 在线卷积重参数化是一种优化深度学习模型的技术,旨在通过调整卷积层中的参数来提高模型性能或减少计算复杂度。这种方法通常涉及动态更新卷积核的权重,从而使得模型能够在训练过程中自适应地调整其结构。 #### 技术细节 1. **卷积核的重新定义** 卷积核作为深度学习中重要的组成部分,可以通过特定的方式进行重新表达。例如,在线卷积重参数化可能引入额外的可学习参数,用于控制卷积核的行为。这种机制允许模型在不显著增加计算成本的情况下提升表现[^2]。 2. **动态调整策略** 动态调整是指在每次前向传播或反向传播期间实时修改卷积核的权重。这可以借助于梯度下降或其他优化算法完成。具体来说,卷积核的权重可能会被分解为多个子组件(如低秩近似),并通过这些子组件之间的交互作用得到最终的结果[^3]。 3. **全连接层的作用** 当卷积层经过重参数化处理后,后续的全连接层会进一步整合特征并输出预测结果。因此,在设计在线卷积重参数化方案时,也需要考虑如何使全连接层更好地适配新的卷积层特性。 #### 应用场景 - **图像分类与目标检测** 对于需要高精度的任务,比如医学影像分析或者自动驾驶环境感知,应用在线卷积重参数化可以帮助提取更精细的空间特征[^1]。 - **轻量化模型开发** 随着移动设备和嵌入式系统的普及,构建高效的小型化神经网络变得尤为重要。利用该技术可以在保持较高准确率的同时降低资源消耗。 - **增强现实(AR)/虚拟现实(VR)** AR/VR应用程序往往依赖快速而精确的画面渲染能力,采用此类技术有助于改善用户体验质量。 ```python import torch.nn as nn class ReparamConv(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=1, padding=1): super().__init__() self.main_conv = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size, stride=stride, padding=padding) self.reparam_layer = nn.Parameter(torch.randn(out_channels, in_channels, kernel_size, kernel_size)) def forward(self, x): reparam_output = nn.functional.conv2d(x, weight=self.reparam_layer, bias=None, stride=self.main_conv.stride, padding=self.main_conv.padding) main_output = self.main_conv(x) combined_output = main_output + reparam_output return combined_output ``` 上述代码展示了一个简单版本的在线卷积重参数化模块。它由标准卷积层 `main_conv` 和附加的可学习参数 `reparam_layer` 组成。两者共同决定了最终输出的内容。 ---
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