C++基于armadillo im2col的实现

最近学习CNN，需要用到im2col这个函数，无奈网上没有多少使用armadillo的例子，而且armadillo库中似乎也没有这个函数，因此自己写了。

im2col的原理网上一大把，我懒得写了。

1. field<某类>

field<class oT> 是armadillo库中的类，类似于矩阵， 不过这个“矩阵”的每一个元素都是向量或者矩阵。因此用field可以作为四维输入数据使用。

2. 矩阵展开

这个其实还挺简单，使用reshape函数将矩阵变形。不过，armadillo中变形是按照竖向变形的。比如：

1 2 3
4 5 6
7 8 9

这样的矩阵变形成1×9的向量的话：

1 4 7 2 5 8 3 6 9

会成这样。。。

但是也不影响，滤波器也是这么变得，相对位置没变呗。。

3. 排列组合

鄙人才疏学浅，只会用一堆for循环来排列组合。。。貌似没找到更好的办法。

4. 其他细节

像是步数、填充什么的，多注意一下就行了。

5. 实现代码

mat im2col(field<mat> input_data, int filter_h, int filter_w, int stride, int pad)
{
	int N, C, H, W;
	N = input_data.n_rows;
	C = input_data.n_cols;
	H = input_data(0, 0).n_rows;
	W = input_data(0, 0).n_cols;
	int out_h = (H + 2 * pad - filter_h) / stride + 1;
	int out_w = (W + 2 * pad - filter_w) / stride + 1;
	field<mat> img = input_data;
	img.for_each([H, W, pad](mat& X) {X.insert_rows(0, pad); X.insert_rows(H + pad, pad); X.insert_cols(0, pad); X.insert_cols(W + pad, pad); });
	mat col(out_h * out_w * N, C * filter_h * filter_w, fill::zeros);
	for (int n = 0, z = 0; n < N; n++)
	{
		for (int i = 0; i < out_h; i++)
		{
			for (int j = 0; j < out_w; j++, z++)
			{
				for (int k = 0; k < C; k++)
				{
					mat filter(filter_h, filter_w, fill::zeros);
					filter = input_data(n, k)(span(i * stride, i * stride + filter_h - 1), span(j * stride, j * stride + filter_w - 1));
					filter.reshape(1, filter_h * filter_w);
					int x = z;
					int y0 = filter_h * filter_w * k;
					int y1 = filter_h * filter_w * k + filter_h * filter_w - 1;
					col(span(x, x), span(y0, y1)) = filter;
				}
			}
		}
	}
	return col;
}

头文件就是声明和引用。