使用全连接层合成1×1卷积层

我正在尝试使用全连接层合成一个1×1卷积层。这意味着一个全连接神经网络来决定1×1卷积层的参数。我的做法如下:

class Network(nn.Module):def __init__(self, len_input, num_kernels):    self.input_layers = nn.Sequential(        nn.Linear(len_input, num_kernels * 2),        nn.ReLU(),        nn.Linear(num_kernels * 2, num_kernels),        nn.ReLU()    )    self.synthesized_conv = nn.Conv2d(in_channels=3, out_channels=num_kernels, bias=False, kernel_size=1)    self.conv_layers = nn.Sequential(        nn.ReLU(),        nn.Conv2d(in_channels=num_kernels, out_channels=3, kernel_size=1)    )def forward(self, x1, img):    x = self.input_layer(x1.float())    with torch.no_grad():        self.synthesized_conv.weight = nn.Parameter(x.reshape_as(self.synthesized_conv.weight))    generated = self.conv_layer(self.synthesized_conv(img))    return generated  

你可以看到我初始化了一个名为”synthesized_conv”的1×1卷积层,并尝试用一个名为”self.input_layers”的全连接网络输出通过引用调用来替换其参数。然而,梯度似乎并没有流经全连接网络,而只是流经卷积层。以下是全连接层的参数直方图:

enter image description here

这个直方图强烈表明全连接部分根本没有学习。这很可能是因为全连接网络输出对卷积参数的更新不当。有人能帮我解释如何在不破坏自动梯度图的情况下实现吗?


回答:

问题在于你一次又一次地重新定义模型的weight属性。一个更直接的解决方案是使用函数式方法,即torch.nn.functional.conv2d

class Network(nn.Module):  def __init__(self, len_input, num_kernels):    super().__init__()    self.input_layers = nn.Sequential(        nn.Linear(len_input, num_kernels * 2),        nn.ReLU(),        nn.Linear(num_kernels * 2, num_kernels * 3),        nn.ReLU())    self.synthesized_conv = nn.Conv2d(        in_channels=3, out_channels=num_kernels, kernel_size=1)    self.conv_layers = nn.Sequential(        nn.ReLU(),        nn.Conv2d(in_channels=num_kernels, out_channels=3, kernel_size=1))  def forward(self, x1, img):    x = self.input_layers(x1.float())    w = x.reshape_as(self.synthesized_conv.weight)    generated = F.conv2d(img, w)    return generated

此外,我认为你的input_layers将需要输出总共num_kernels * 3个组件,因为你合成的卷积总共有三个通道。

这里是一个测试示例:

>>> model = Network(10,3)>>> out = model(torch.rand(1,10), torch.rand(1,3,16,16))>>> out.shape(torch.Size([1, 3, 16, 16]), <ThnnConv2DBackward at 0x7fe5d8e41450>)

当然,synthesized_conv的参数永远不会改变,因为它们从未被用来推断输出。你可以完全移除self.synthesized_conv

class Network(nn.Module):  def __init__(self, len_input, num_kernels):    super().__init__()    self.input_layers = nn.Sequential(        nn.Linear(len_input, num_kernels * 2),        nn.ReLU(),        nn.Linear(num_kernels * 2, num_kernels*3),        nn.ReLU())    self.syn_conv_shape = (num_kernels, 3, 1, 1)    self.conv_layers = nn.Sequential(        nn.ReLU(),        nn.Conv2d(in_channels=num_kernels, out_channels=3, kernel_size=1))  def forward(self, x1, img):    x = self.input_layers(x1.float())    generated = F.conv2d(img, x.reshape(self.syn_conv_shape))    return generated

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