我们在学习成熟网络模型时,如VGG、Inception、Resnet等,往往面临的第一个问题便是这些模型的各层参数是如何设置的呢?另外,我们如果要设计自己的网路模型时,又该如何设置各层参数呢?如果模型参数设置出错的话,其实模型也往往不能运行了。

  所以,我们需要首先了解模型各层的含义,比如输出尺寸和可训练参数数量。理解后,大家在设计自己的网路模型时,就可以先在纸上画出网络流程图,设置各参数,计算输出尺寸和可训练参数数量,最后就可以照此进行编码实现了。

  而在keras中,当我们构建模型或拿到一个成熟模型后,往往可以通过model.summary()来观察模型各层的信息。

  本文将通过一个简单的例子来进行说明。本例以keras官网的一个简单模型VGG-like模型为基础,稍加改动代码如下:

from tensorflow import keras
from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Dense, Dropout, Flatten
from tensorflow.keras.layers import Conv2D, MaxPool2D (train_data, train_labels), (test_data, test_labels) = keras.datasets.mnist.load_data()
train_data = train_data.reshape(-1, 28, 28, 1)
print("train data type:{}, shape:{}, dim:{}".format(type(train_data), train_data.shape, train_data.ndim))

# 第一组
model = Sequential()
model.add(Conv2D(filters=32, kernel_size=(3, 3), strides=(1, 1), padding='valid', activation='relu', input_shape=(28, 28, 1)))
model.add(Conv2D(filters=32, kernel_size=(3, 3), strides=(1, 1), padding='valid', activation='relu'))
model.add(MaxPool2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Dropout(0.25))

# 第二组
model.add(Conv2D(filters=64, kernel_size=(3, 3), strides=(1, 1), padding='valid', activation='relu'))
model.add(Conv2D(filters=64, kernel_size=(3, 3), strides=(1, 1), padding='valid', activation='relu'))
model.add(MaxPool2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Dropout(0.25))

# 第三组
model.add(Flatten())
model.add(Dense(units=256, activation='relu'))
model.add(Dropout(0.5))
model.add(Dense(units=10, activation='softmax')) model.summary()

  本例的数据来源于mnist,这是尺寸为28*28,通道数为1,也即只有黑白两色的图片。其中卷积层的参数含义为:

  •   filters:表示过滤器的数量,每一个过滤器都会与对应的输入层进行卷积操作;
  •   kernel_size:表示过滤器的尺寸,一般为奇数值,如1,3,5,这里设置为3*3大小;
  •   strides:表示步长,即每一次过滤器在图片上移动的步数;
  •   padding:表示是否对图片边缘填充像素,一般有两个值可选,一是默认的valid,表示不填充像素,卷积后图片尺寸会变小;另一种是same,填充像素,使得输出尺寸和输入尺寸保持一致。

       如果选择valid,假设输入尺寸为n * n,过滤器的大小为f * f,步长为s,则其输出图片的尺寸公式为:[(n - f)/s + 1] * [(n -f)/s + 1)],若计算结果不为整数,则向下取整;

      如果选择same,假设输入尺寸为n * n,过滤器的大小为f * f,要填充的边缘像素宽度为p,则计算p的公式为:n + 2p -f  +1 = n, 最后得 p = (f -1) /2。

  运行上述例子,可以看到如下结果:

train data type:<class 'numpy.ndarray'>, shape:(60000, 28, 28, 1), dim:4
_________________________________________________________________
Layer (type) Output Shape Param #
=================================================================
conv2d (Conv2D) (None, 26, 26, 32) 320
_________________________________________________________________
conv2d_1 (Conv2D) (None, 24, 24, 32) 9248
_________________________________________________________________
max_pooling2d (MaxPooling2D) (None, 12, 12, 32) 0
_________________________________________________________________
dropout (Dropout) (None, 12, 12, 32) 0
_________________________________________________________________
conv2d_2 (Conv2D) (None, 10, 10, 64) 18496
_________________________________________________________________
conv2d_3 (Conv2D) (None, 8, 8, 64) 36928
_________________________________________________________________
max_pooling2d_1 (MaxPooling2 (None, 4, 4, 64) 0
_________________________________________________________________
dropout_1 (Dropout) (None, 4, 4, 64) 0
_________________________________________________________________
flatten (Flatten) (None, 1024) 0
_________________________________________________________________
dense (Dense) (None, 256) 262400
_________________________________________________________________
dropout_2 (Dropout) (None, 256) 0
_________________________________________________________________
dense_1 (Dense) (None, 10) 2570
=================================================================
Total params: 329,962
Trainable params: 329,962
Non-trainable params: 0

  让我们解读下,首先mnist为输入数据,尺寸大小为 (60000, 28, 28, 1), 这是典型的NHWC结构,即(图片数量,宽度,高度,通道数);

  其次我们需要关注表格中的"output shape"输出尺寸,其遵循mnist一样的结构,只不过第一位往往是None,表示图片数待定,后三位则按照上述规则进行计算;

  最后关注的是"param"可训练参数数量,不同的模型层计算方法不一样:

  •   对于卷积层而言,假设过滤器尺寸为f * f, 过滤器数量为n, 若开启了bias,则bias数固定为1,输入图片的通道数为c,则param计算公式= (f * f * c + 1) * n;
  •   对于池化层、flatten、dropout操作而言,是不需要训练参数的,所以param为0;
  •   对于全连接层而言,假设输入的列向量大小为i,输出的列向量大小为o,若开启bias,则param计算公式为=i * o + o

  按照代码中划分的三组模型层次,其输出尺寸和可训练参数数量的计算方法可如下图所示:

  第一组:

  第二组:

  第三组:

  

  至此,模型各层的含义和相关计算方法已介绍完毕,希望此文能帮助大家更好地理解模型的构成和相关计算。

  

  

深度学习基础系列(一)| 一文看懂用kersa构建模型的各层含义(掌握输出尺寸和可训练参数数量的计算方法)的更多相关文章

  1. 深度学习基础系列(十)| Global Average Pooling是否可以替代全连接层?

    Global Average Pooling(简称GAP,全局池化层)技术最早提出是在这篇论文(第3.2节)中,被认为是可以替代全连接层的一种新技术.在keras发布的经典模型中,可以看到不少模型甚至 ...

  2. 深度学习基础系列(九)| Dropout VS Batch Normalization? 是时候放弃Dropout了

    Dropout是过去几年非常流行的正则化技术,可有效防止过拟合的发生.但从深度学习的发展趋势看,Batch Normalizaton(简称BN)正在逐步取代Dropout技术,特别是在卷积层.本文将首 ...

  3. 深度学习基础系列(五)| 深入理解交叉熵函数及其在tensorflow和keras中的实现

    在统计学中,损失函数是一种衡量损失和错误(这种损失与“错误地”估计有关,如费用或者设备的损失)程度的函数.假设某样本的实际输出为a,而预计的输出为y,则y与a之间存在偏差,深度学习的目的即是通过不断地 ...

  4. pyhton pandas数据分析基础入门(一文看懂pandas)

    //2019.07.17 pyhton中pandas数据分析基础入门(一文看懂pandas), 教你迅速入门pandas数据分析模块(后面附有入门完整代码,可以直接拷贝运行,含有详细的代码注释,可以轻 ...

  5. 深度学习基础系列(十一)| Keras中图像增强技术详解

    在深度学习中,数据短缺是我们经常面临的一个问题,虽然现在有不少公开数据集,但跟大公司掌握的海量数据集相比,数量上仍然偏少,而某些特定领域的数据采集更是非常困难.根据之前的学习可知,数据量少带来的最直接 ...

  6. 深度学习基础系列(四)| 理解softmax函数

    深度学习最终目的表现为解决分类或回归问题.在现实应用中,输出层我们大多采用softmax或sigmoid函数来输出分类概率值,其中二元分类可以应用sigmoid函数. 而在多元分类的问题中,我们默认采 ...

  7. 深度学习基础系列(七)| Batch Normalization

    Batch Normalization(批量标准化,简称BN)是近些年来深度学习优化中一个重要的手段.BN能带来如下优点: 加速训练过程: 可以使用较大的学习率: 允许在深层网络中使用sigmoid这 ...

  8. 深度学习基础系列(二)| 常见的Top-1和Top-5有什么区别?

    在深度学习过程中,会经常看见各成熟网络模型在ImageNet上的Top-1准确率和Top-5准确率的介绍,如下图所示: 那Top-1 Accuracy和Top-5 Accuracy是指什么呢?区别在哪 ...

  9. 深度学习基础系列(三)| sigmoid、tanh和relu激活函数的直观解释

    常见的激活函数有sigmoid.tanh和relu三种非线性函数,其数学表达式分别为: sigmoid: y = 1/(1 + e-x) tanh: y = (ex - e-x)/(ex + e-x) ...

随机推荐

  1. JS-DOM-随时更新

    DOM里有三种节点:元素节点.文本节点和属性节点 getElmentById(); //id选择器  在JS中用此方法来查找获取  建议大小写 以免不兼容 有时候查找不到  DOM操作必须等到HTML ...

  2. EL表达式格式化日期

    在EL表达式中要显示"yyyy-MM-dd"格式的日期: 使用<fmt:>格式化标签     1 在页面上导入   <%@ taglib prefix=" ...

  3. 庞老师集群.ziw

    2017年2月17日, 星期五 庞老师集群 链接:http://pan.baidu.com/s/1mhSw2TE 密码:hzz4   更改子网IP,及网关:     null

  4. JAVA多线程提高十一:同步工具Exchanger

    Exchanger可以在对中对元素进行配对和交换的线程的同步点.每个线程将条目上的某个方法呈现给 exchange 方法,与伙伴线程进行匹配,并且在返回时接收其伙伴的对象.Exchanger 可能被视 ...

  5. JAVA中反射机制五(JavaBean的内省与BeanUtils库)

    内省(Introspector) 是Java 语言对JavaBean类属性.事件的一种缺省处理方法. JavaBean是一种特殊的类,主要用于传递数据信息,这种类中的方法主要用于访问私有的字段,且方法 ...

  6. 【BZOJ】1572: [Usaco2009 Open]工作安排Job

    [题意]给定n项工作的截止时间和价值,每项工作需要1单位时间完成,求最大价值.n<=10^5. [算法]贪心+堆 [题解] 如果是访问到x时将d[x]前的点从价值最大的能加就加是错误的贪心,因为 ...

  7. 01布尔模型&倒排索引

    原文链接: http://www.cnblogs.com/jacklu/p/8379726.html 博士一年级选了这门课 SEEM 5680 Text Mining Models and Appli ...

  8. Windows搭建RobotFramework环境(一)

    Robot Framework官网 http://robotframework.org/http://robotframework.org/ 安装说明 https://github.com/robot ...

  9. linux脚本学习之路-在suse10环境中生存指定大小指定文件名的压缩文件

    #!/bin/bash#-------------------------------------------------------------------------------# Name:   ...

  10. 《深入理解Java虚拟机》笔记--第十三章、线程安全与锁优化

    先保证并发的正确性,然后在此基础上来实现高效. 线程安全:     当多个线程访问一个对象时,如果不考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行,也不需要进行额外的同步,或者在调用方进行任何其他的协调操 ...