Caffe中crop_layer层的理解和使用

本文主要介绍了Caffe中Crop_layer的作用及其使用方法,并通过源码解读深入理解该层的工作原理。Crop_layer主要用于图像数据的裁剪操作,尤其适用于全卷积网络中去除pad后的多余部分。

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前段时间一直忙着找工作博客已经很久没有写了,看到了很多人的留言没有回复,在这里和大家说声抱歉。Caffe也是很久没有使用了,前天突然发现Caffe更新了,出现了一些新层,于是就挑着在论文中使用到的新层研究了一下。

     本片博客主要是说明crop_layer(我叫他剪裁层)的理解和使用。在此申明博客中的内容部分引用其他博客我会给出连接地址,大家可以详细看原博客。

      1、Crop_layer有什么作用呢?

Crop_layer的主要作用就是进行剪裁。Caffe中的数据是以 blobs形式存在的,blob是四维数据,即 (Batch size, number of Chennels, Height, Width)=(N, C, H, W)。---(0,1,2,3)。

       Crop层的输入(bottom blobs)有两个,让我们假设为A和B,输出(top)为C。

         (1)A是要进行裁切的bottom,他的size是 (20,50,512,512);

 (2)B是剪裁的参考输入,它的size是(20,10,256,256);

 (3)C是输出,由A剪裁而来,那么他的size是(20,10,256,256)。

Crop_layer里有两个重要的参数axis,offsets。axis决定从哪个轴开始剪裁,offsets决定A的偏移,从偏移位置开始剪裁,剪裁的长度就是B中对应轴的长度。举例如下:

(1)axis=1,offset=(25,128,128)

(2)corp operation:C=A[:,25:25+B.shape[1],128:128+B.shape[2],128:128+B.shape[3]].

以上内容出自http://www.cnblogs.com/kunyuanjushi/p/5937083.html

      2、Crop_layer在那篇论文里具体应用了呢?

看过Fully Convolutional Networks for Semantic Segmentation 这篇论文的同学应该有印象。没错我也是研究这篇论文时,发现作者提供的网络配置文件里使用了Crop_layer层。

那么他在这篇论文里有什么作用呢?可参考:https://www.zhihu.com/question/48260036

主要是全卷积时原始图像加了pad,比原图大一些,最后要把pad剪裁掉。

    3、重磅来袭,源码解读。

首先,给出源码中重要的部分crop_copy函数

void CropLayer<Dtype>::crop_copy(const vector<Blob<Dtype>*>& bottom,// bottom[0]
             const vector<Blob<Dtype>*>& top,
             const vector<int>& offsets,
             vector<int> indices,//初始化时都是0
             int cur_dim,//默认从0开始
             const Dtype* src_data,
             Dtype* dest_data,
             bool is_forward) {
  if (cur_dim + 1 < top[0]->num_axes()) {
    // We are not yet at the final dimension, call copy recursively
	// 还没到最后一个维度,递归调用crop_copy()
    for (int i = 0; i < top[0]->shape(cur_dim); ++i) {
      indices[cur_dim] = i;
      crop_copy(bottom, top, offsets, indices, cur_dim+1,
                src_data, dest_data, is_forward);
    }
  } else {
    // We are at the last dimensions, which is stored continously(连续) in memory
    for (int i = 0; i < top[0]->shape(cur_dim); ++i) {
      // prepare index vector reduced(red) and with offsets(off) 准备索引向量
      std::vector<int> ind_red(cur_dim, 0); //顶层的偏移向量
      std::vector<int> ind_off(cur_dim+1, 0);//底层的偏移向量
      for (int j = 0; j < cur_dim; ++j) {//注意这里的cur_dim=3,因此j最大为2,ind_red[0]初始化时是0
          ind_red[j] = indices[j];
          ind_off[j] = indices[j] + offsets[j];
      }
      ind_off[cur_dim] = offsets[cur_dim];//ind_off最后一维
      // do the copy  复制操作
      if (is_forward) {
        caffe_copy(top[0]->shape(cur_dim),
            src_data + bottom[0]->offset(ind_off),
            dest_data + top[0]->offset(ind_red));
      } else {
        // in the backwards pass the src_data is top_diff
        // and the dest_data is bottom_diff
		// 后向过程src_data是top_diff,dest_data是bottom_diff
        caffe_copy(top[0]->shape(cur_dim),
            src_data + top[0]->offset(ind_red),
            dest_data + bottom[0]->offset(ind_off));
      }
    }
  }
}
由于解释起来较为复杂,特把我的笔记贴出,如有错误望留言告知





OK!到这里基本就完了。欢迎大家留言讨论!

### Caffe中deploy.prototxt与train_val.prototxt的区别及用途 在Caffe框架中,`deploy.prototxt``train_val.prototxt`是两种不同的网络配置文件,它们分别用于不同的场景。以下是两者的详细区别及用途: #### 1. **train_val.prototxt** - `train_val.prototxt`主要用于定义模型的训练验证阶段的网络结构。 - 它包含了完整的网络定义,包括输入数据(如`Data`)、损失函数(如`SoftmaxWithLoss`)以及准确性评估(如`Accuracy`)。这些在训练验证过程中是必需的[^2]。 - 此外,`train_val.prototxt`还可能包含一些与训练相关的参数,例如学习率调整、正则化等设置。 - 文件中通常会有多个`phase`属性,用于区分训练阶段(`TRAIN`)验证阶段(`TEST`)的网络配置。 示例代码: ```protobuf layer { name: "data" type: "Data" top: "data" top: "label" include { phase: TRAIN } transform_param { mirror: true crop_size: 227 mean_file: "data/ilsvrc12/mean.binaryproto" } data_param { source: "examples/imagenet/train_lmdb" batch_size: 256 backend: LMDB } } ``` #### 2. **deploy.prototxt** - `deploy.prototxt`主要用于模型部署阶段,即在测试或实际应用中使用训练好的模型进行预测时的网络结构定义。 - 它通常是从`train_val.prototxt`简化而来的,去掉了与训练相关的内容,例如数据输入、损失函数准确性评估[^3]。 - 在`deploy.prototxt`中,输入数据被替换为`Input`,用户需要手动指定输入数据的形状。 - 此外,`deploy.prototxt`中不包含任何与训练过程相关的参数,例如学习率、动量等。 示例代码: ```protobuf layer { name: "data" type: "Input" top: "data" input_param { shape: { dim: 1 dim: 3 dim: 227 dim: 227 } } } ``` #### 3. **主要区别** | 特性 | train_val.prototxt | deploy.prototxt | |--------------------|-----------------------------------------------------|--------------------------------------------------| | **用途** | 训练验证阶段 | 测试部署阶段 | | **输入类型** | Data或其他数据输入 | Input | | **是否包含损失** | 包含(如SoftmaxWithLoss) | 不包含 | | **是否包含评估** | 包含(如Accuracy) | 不包含 | | **是否包含训练参数** | 包含(如学习率、动量等) | 不包含 | #### 4. **生成关系** - `deploy.prototxt`通常可以通过从`train_val.prototxt`中删除与训练无关的部分生成[^2]。 - 具体操作包括:移除`Data`,添加`Input`,删除损失函数评估等。 --- ### 示例对比 #### train_val.prototxt片段 ```protobuf layer { name: "loss" type: "SoftmaxWithLoss" bottom: "fc8" bottom: "label" top: "loss" } layer { name: "accuracy" type: "Accuracy" bottom: "fc8" bottom: "label" top: "accuracy" include { phase: TEST } } ``` #### deploy.prototxt片段 ```protobuf layer { name: "fc8" type: "InnerProduct" bottom: "fc7" top: "fc8" param { lr_mult: 1 decay_mult: 1 } param { lr_mult: 2 decay_mult: 0 } inner_product_param { num_output: 1000 weight_filler { type: "xavier" } bias_filler { type: "constant" value: 0 } } } ``` ---
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