卷积操作的输出特征图大小、计算量和参数量计算

博客指出在设计和实现模型时,计算每层卷积输出特征图大小很重要,学会计算卷积操作的计算量与参数量,可评估对比不同模型。还给出了输出特征图大小和卷积操作参数量的计算公式。

在设计以及实现模型时,计算每层卷积输出特征图大小是很重要的,学会计算卷积操作的计算量与参数量,可以让我们评估对比不同模型。

输出特征图大小

output_size = (input_size-kernel_size+2*padding)//stride+1。(//表示取整,也就是向下取整)

卷积操作的计算量

卷积操作的参数量

parameters = in_channels * kernel_size_w * kernel_size_h * out_channels + bias。(其中bias=out_channels)。

### 卷积神经网络卷积大小参数量的关系 在一个卷积神经网络(CNN)里,卷积的参数数量取决于卷积核的数量及其维度。如果每个卷积核的宽度高度均为\( K \),而输入图像拥有\( C \)个通道,则单个卷积核所含有的参数数目为 \( K^2 × C \)[^1]。 当存在\( N \)个这样的卷积,整个卷积拥有的总参数数即为 \( N × (K^2 × C) \)。这里需要注意的是,在计算过程中通常不计入偏置项;但如果考虑的话,每增加一个卷积核就会额外加上一个偏置参数,因此最终公式变为: \[ 总参数数 = N × (K^2 × C + 1)\] #### 参数量计算实例 假设有一个卷积接收了一个尺寸为\( H_{in}×W_{in}×C_{in}\) 的输入特征图,并应用了\( N=64 \)个大小为\( K=3×3 \)、步幅(stride)=1且填充(padding)=1的卷积核来处理该数据。此, - 输入通道数 \( C_{in}=3 \)(比如RGB图片), - 输出通道数(也就是卷积核数量) \( N=64 \). 那么此卷积总共会含有: \[ 64 × ((3 × 3) × 3 + 1) = 64 × 28 = 1792\] 个可训练参数. ```python def calculate_params(K, Cin, N): """ 计算给定条件下的CNN卷积参数总量 :param K: int 类型, 表示卷积核的高度/宽度. :param Cin: int 类型, 表示输入特征图的通道数. :param N: int 类型, 表示使用的卷积核总数. 返回值: params_num: int 类型, CNN卷积总的参数数量. """ # 不计bias的情况下 params_without_bias = N * (K ** 2 * Cin) # 加上bias后的参数数量 params_with_bias = params_without_bias + N return params_with_bias # 测试函数 print(calculate_params(3, 3, 64)) ```
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