### Keras CNN如何在处理大尺寸图像时减少GPU内存使用?

我正在尝试训练一个CNN-LSTM模型,我的样本图像尺寸为640×640。

我有一块GTX 1080 ti 11GB显卡。

我使用的是Keras和TensorFlow后端。

这是我的模型代码。

img_input_1 = Input(shape=(1, n_width, n_height, n_channels))conv_1 = TimeDistributed(Conv2D(96, (11,11), activation='relu', padding='same'))(img_input_1)pool_1 = TimeDistributed(MaxPooling2D((3,3)))(conv_1)conv_2 = TimeDistributed(Conv2D(128, (11,11), activation='relu', padding='same'))(pool_1)flat_1 = TimeDistributed(Flatten())(conv_2)dense_1 = TimeDistributed(Dense(4096, activation='relu'))(flat_1)drop_1 = TimeDistributed(Dropout(0.5))(dense_1)lstm_1 = LSTM(17, activation='linear')(drop_1)dense_2 = Dense(4096, activation='relu')(lstm_1)dense_output_2 = Dense(1, activation='sigmoid')(dense_2)model = Model(inputs=img_input_1, outputs=dense_output_2)op = optimizers.Adam(lr=0.00001, beta_1=0.9, beta_2=0.999, epsilon=1e-08, decay=0.001)model.compile(loss='mean_absolute_error', optimizer=op, metrics=['accuracy'])model.fit(X, Y, epochs=3, batch_size=1)

目前使用这个模型,我只能在图像调整到60×60时使用训练数据,任何更大的尺寸都会导致GPU内存不足。

我想使用尽可能大的尺寸,以便保留尽可能多的判别信息。(y标签将是鼠标屏幕坐标,范围在0到640之间)

在众多建议中,我找到了这个答案:https://ai.stackexchange.com/questions/3938/how-to-handle-images-of-large-sizes-in-cnn

虽然我不知道如何“限制你的CNN”或“在每个epoch中流式传输数据”,也不确定这些方法是否有帮助。

我如何减少内存使用,以便增加图像尺寸?

是否有可能牺牲训练时间/计算速度,以换取更高分辨率的数据,同时保持模型的有效性?

注意:上述模型不是最终版本,只是基本布局。


回答:

你的Dense层可能导致训练过载。为了提供一些背景,让我们假设你使用的是640x640x3的图像尺寸。同时,我们暂时忽略LSTM层,假设这是一个非时间序列任务(当然,作为时间序列问题,复杂性会更高)。

以下是输出尺寸:

  • Conv1 -> 640x640x96
  • Maxpool1 -> 210x210x96(约)
  • Conv2 -> 210x210x128

现在到了瓶颈。你接下来使用flatten()展平输出,并将其发送到Dense层。这个Dense层有210x210x128x4096个参数(即23,121,100,800)。假设使用32-bit精度,你的Dense层将占用大约86GB(我希望我的计算是正确的,但可以保证这不是一个小数目)。

因此,你有几个选择:

  • 首先也是最明显的,减少Dense层的大小。
  • 减小小批次的尺寸。
  • 减少Conv层的通道深度。
  • 你可能需要考虑是否真的需要640x640x3的输入尺寸。根据你的目标,你可能可以用更小的图像来实现。

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