ResNet网络总结

ResNet网络

ResNet是一种残差网络,可以把它理解为一个模块,这个模块经过堆叠可以构成一个很深的网络。ResNet通过增加残差连接(shortcut connection),显地让网络中的层拟合残差映射(residual mapping)。ResNet网络结构为多个Residual Block的串联

ResNet不再尝试学习x到H(x)的潜在映射,而是学习两者之间的不同,或说残差(residual)。然后,为了计算H(x),可将残差加到输入上。假设残差是F(x)= H(x) - x,我们将尝试学习F(x)+ x,而不是直接学习H(x)。

特点:

  • 与纯层的堆叠相比,ResNet多了很多“残差链接”,即shortcut路径,也就是 Residual Block
  • ResNet中,所有的Residual Block都没有pooling层,降采样是通过conv的stride实现的
  • 通过Average Pooling得到最终的特征,而不是通过全连接层
  • 每个卷积层之后都紧接着BatchNorm 层

Summay feature:

ResNet结构非常容易修改和扩展,通过调整block内的channel数量以及堆叠的block数量,就可以很容易地调整网络的宽度和深度,来得到不同表达能力的网络,而不用过多地担心网络的“退化”问题,只要训练数据足够,逐步加深网络,就可以获得更好的性能表现。

创建ResNet网络

### resnet模型

class ResnetbasicBlock(nn.Module):

   def __init__(self,in_channels,out_channels):

       super().__init__()

        self.conv1 = nn.Conv2d(in_channels,out_channels,kernel_size=3,padding=1,bias=False)

        self.bn1 = nn.BatchNorm2d(out_channels) # 标准化

        self.conv2 = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=3, padding=1, bias=False)

        self.bn2 = nn.BatchNorm2d(out_channels)  # 标准化

   def forward(self,x):

        residual = x

        out = self.conv1(x)

        out = F.relu(self.bn1(out),inplace = True)

        out = self.conv2(x)

        out = F.relu(self.bn2(out), inplace=True)

        out += residual  # 输入与最后的输出相加

       return F.relu(out)

<think>好的,用户正在寻找关于ResNet论文的总结或概述。首先,我需要回顾一下ResNet的核心内容。ResNet,即深度残差网络,由何恺明等人提出,主要解决了深层网络中的退化问题。这个问题指的是随着网络层数的增加,准确率反而下降的现象,不是由于过拟合,而是训练误差本身变高。ResNet通过引入残差学习框架来解决这个问题,允许网络通过恒等映射来跳过某些层,从而更容易训练深层网络。 接下来,我需要确认用户提供的引用内容是否有关联。查看用户提供的引用,引用[1]提到ResNeXt和网络架构研究,引用[2]是ResNet论文的翻译,引用[3]详细解释了ResNet的背景、残差结构等,引用[4]讨论了不同深度的ResNet架构,引用[5]提到了ST-ResNet的应用。这些引用大部分都与ResNet相关,尤其是引用[2][3][4]提供了论文的核心内容。 用户需要总结或概述,因此需要结构清晰的回答。根据引用内容,ResNet的主要贡献包括残差块设计、不同深度的网络架构(如ResNet-18到ResNet-152)、实验验证效果等。需要分点说明,比如背景、核心思想、网络结构、实验结果和应用影响。 要注意使用中文,并且按照用户要求,行内数学公式用$...$,比如残差结构中的$F(x) + x$。同时,需要生成相关问题,可能涉及残差结构的作用、ResNet的变体或应用场景等。 最后,确保回答正确引用用户提供的参考资料,在末尾添加引用标识。例如,关于残差框架的说明来自引用[3],网络架构的细节来自引用[4]等。需要检查是否有遗漏的关键点,比如退化问题的解释、shortcut connections的作用,以及实验结果的重要性。确保回答覆盖用户需求,并且准确引用相关文献。</think>### ResNet 论文核心内容总结 #### 1. **背景与核心问题** - **深层网络退化问题**:传统深度神经网络(如VGG)在层数超过20层后,会出现训练误差和测试误差同时上升的现象,并非由过拟合引起,而是优化困难导致的退化问题[^3]。 - **核心目标**:通过残差学习框架解决深层网络的训练难题,构建更深的网络以提升性能。 #### 2. **残差学习框架** - **残差块(Residual Block)**:核心公式为$$H(x) = F(x) + x$$,其中$F(x)$为残差函数,$x$为输入。通过将学习目标从直接映射$H(x)$转为残差$F(x) = H(x) - x$,简化了深层网络的优化[^4]。 - **恒等快捷连接(Identity Shortcut)**:在残差块中加入跨层连接,允许梯度直接回传,缓解梯度消失问题[^4]。 #### 3. **网络架构设计** - **基础结构**:使用1x1、3x3卷积堆叠,分为两种残差块: - *基础块*:用于ResNet-18/34,包含两层3x3卷积。 - *瓶颈块*:用于ResNet-50/101/152,通过1x1卷积先降维再升维(结构:1x1→3x3→1x1)[^4]。 - **网络深度**:论文提出5种深度(18/34/50/101/152层),在ImageNet分类任务中,ResNet-152将Top-5错误率降至3.57%[^3]。 #### 4. **关键实验结果** - **退化问题验证**:34层普通网络比18层训练误差更高,而34层ResNet显著优于两者。 - **ImageNet竞赛结果**:ResNet-152以3.57% Top-5错误率赢得2015年ILSVRC分类任务冠军。 #### 5. **影响与扩展** - **研究影响**:ResNet成为计算机视觉领域的基础架构,启发了后续变体如ResNeXt(引入分组卷积)[^1]和ST-ResNet(时空残差网络)[^5]。 - **应用场景**:广泛用于图像分类、目标检测、语义分割等任务[^5]。 ---
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