图像分类模型 I. 从LeNet到ResNet
LeNet
- 输入图片大小:W×W,卷积核大小:K×K,padding大小:P×P,步长:S
AlexNet
VGG
- 感受野计算公式:F(i) = (F(i+1) - 1) × S + K,其中 步长:S,卷积核大小:K。
- 堆叠2个3×3的卷积核代替5×5的卷积核,堆叠3个3×3的卷积核可以代替7×7的卷积核(拥有相同的感受野)。
- 7×7卷积核所需参数:7×7×C×C=49C²,堆叠3个3×3卷积核所需参数:3×3×C×C ×3=27C²。
GoogLeNet
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Inception module with dimension reductions
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ResNet
- 224=2^5 × 7(对应5个卷积块 —对应 conv1~conv5)。
- 代码实现中有两个参数比较重要。主卷积的输出通道数(conv2~conv5按64逐步翻倍),每个residual block的膨胀系数(按主卷积的输出通道进行膨胀,bottleneck expansion=4, basicblock expansion=1)。
- conv1/max pool/conv3_1/conv4_1/conv5_1 stride=2,每个模块分辨率减为1/2²。conv3_1/conv4_1/conv5_1分辨率变化,对于bottleneck conv3_1+/conv4_1+/conv5_1+通道数发生变化。只要形状发生变化(包括分辨率和通道数)需要增加 Down-sampling,保证residual结构有效(详见Residual Block)。
- 深度神经网络容易产生退化问题(如左图,训练欠拟合)
- ResNet可以解决深度神经网络的退化问题(如右图)
- 较浅神经网络(resnet18/resnet34)选择重量级residual block(称为basicblock),较深神经网络(resnet50/resnet101/resnet152)选择轻量级的residual block(称为bottleneck)(使用1×1的卷积核来进行降维和升维,可以极大地减少模型参数)。
- conv3_1/conv4_1/conv5_1 通过设置主卷积(代码实现中选择第2个3x3卷积作为主卷积)的stride=2,使得分辨率减为1/2² ,shortcut为了保持和主分支Shape一致(包括分辨率和深度),需要增加Down-Sampling(Option B)。
resnet18/resnet34
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resnet50/resnet101/resnet152
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- Batch Normalization(google, 2015)是对feature map进行标准化处理(均值为0方差为1),类似于图像预处理中的标准化处理一样,可以加速网络收敛并提升准确率。
- BN操作。μ、σ² 是正向传播过程中统计得到的「类似于momentum方法」,γ、β是反向传播过程中训练得到的。
- BN层通常放在卷积层和激活函数之间,且卷积层不需要使用bias。
ResNeXt
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