VGG小卷积代替大卷积 VS 深度可分离卷积

本文探讨了VGG网络如何通过使用小卷积来减少参数量,与大卷积相比,其优势在于保持感受野的同时降低模型复杂度。介绍了LeNet卷积参数计算,并详细阐述了深度可分离卷积的工作原理,分为逐通道卷积和1x1卷积两步。此外,文章还提到了Mobilenet中用于压缩模型的通道因子和分辨率乘子,以及MobilenetV2中ReLU可能导致的信息丢失问题。

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第一部分: VGG小卷积代替大卷积

优势: 感受野一样的,但是参数量减少了将近1/5。

1、1 大卷积

特点:1、参数量大。
2、保留了很多的特征。
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LeNet卷积参数计算

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可训练参数计算可用Y = KX + b来表示,上图中5*5一个卷积核 + 一个偏置。
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普通卷积和深度可分离卷积

### 可替代深度可分离卷积的其他卷积类型 在计算机视觉领域,多种类型的卷积操作已经被开发出来以满足不同的需求。以下是几种可能作为深度可分离卷积替代方案的卷积类型: #### 1. **标准卷积** 尽管标准卷积的计算复杂度较高,但在资源充足的情况下仍然是一个可靠的选择。它通过对输入数据应用滑动窗口的方式提取特征[^1]。虽然其计算成本高于深度可分离卷积,但它能够提供更高的灵活性和表达能力。 #### 2. **带孔卷积 (Dilated Convolution)** 带孔卷积通过引入带孔率 \(r\) 来扩展感受野而不增加参数数量或计算开销。这种特性使其成为处理高分辨率图像的理想选择之一[^2]。相比于深度可分离卷积,带孔卷积能够在保持较低计算负担的同时捕获更大范围的空间上下文信息。 #### 3. **分组卷积 (Grouped Convolution)** 分组卷积将输入通道分成若干组分别进行独立运算后再拼接起来形成最终输出[^4]。这种方法有效减少了乘加操作次数并降低了内存访问频率,从而提高了效率。与深度可分离卷积相比,分组卷积提供了更灵活的设计空间,在某些场景下甚至可以获得更好的性能表现。 #### 4. **混合精度卷积 (Mixed-Precision Convolution)** 利用不同数值表示形式(如浮点数 vs 定点数)或者位宽压缩技术实现低功耗高效能推理过程的一种方法。这种方式可以在不显著牺牲准确性前提下大幅减少存储需求以及加速前向传播速度[^3]。 #### 示例代码展示如何切换不同类型卷积层: ```python import torch.nn as nn class CustomConvLayer(nn.Module): def __init__(self, conv_type='standard'): super(CustomConvLayer, self).__init__() if conv_type == 'standard': self.conv = nn.Conv2d(in_channels=3, out_channels=64, kernel_size=(3, 3), stride=1, padding=1) elif conv_type == 'depthwise_separable': self.depth_conv = nn.Conv2d(3, 3, kernel_size=3, padding=1, groups=3) self.pointwise_conv = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=1) elif conv_type == 'grouped': self.grouped_conv = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, groups=3, padding=1) def forward(self, x): if hasattr(self, 'conv'): return self.conv(x) elif hasattr(self, 'depth_conv') and hasattr(self, 'pointwise_conv'): x = self.depth_conv(x); x = self.pointwise_conv(x); return x elif hasattr(self, 'grouped_conv'): return self.grouped_conv(x) ```
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