在密集自编码器中用Conv1D替换一层

我目前在Keras中有一个完全连接的自编码器,看起来像这样:

model.add(Dense(4096, input_shape=(4096,), activation='relu'))model.add(Dense(512, activation='relu'))model.add(Dense(64, activation='relu'))model.add(Dense(512, activation='relu'))model.add(Dense(4096, activation='relu'))

数据由时序数据组成,这些数据通过FFT转换为频域。

我的训练数据具有以下形状:(8000, 4096),其中我有8000个样本,4096个样本代表频率。这个模型运行良好。

我尝试实现的是用Conv1D替换具有512个单元的两个密集层,以查看这是否会改善我的结果,像这样:

model = Sequential()model.add(Dense(4096, input_shape=(4096,), activation='relu'))model.add(Conv1D(512,3, activation='relu'))model.add(Dense(64, activation='relu'))model.add(Conv1D(512,3, activation='relu'))model.add(Dense(4096, activation='relu'))

现在,这不起作用,因为Conv1D期望我的数据有3个维度:

Input 0 is incompatible with layer conv1d_12: expected ndim=3, found ndim=2

我如何确保Conv1D层获得正确的输入形状?

  1. 使用Model.add(Reshape(?,?,?))可能吗?
  2. 以某种方式将我的输入数据重塑为3个维度?

我尝试更改输入形状来“强制”第三个维度,并在第一个Dense层和第一个Conv1D层之间进行了重塑,但这似乎不起作用。

我意识到这里有很多关于Conv1D网络输入形状的问题,但请注意,我不希望卷积滤波器跨越多个样本,只希望跨越频率值。

提前感谢。

更新:按照@的建议,我能够编译模型并开始训练(尽管我的GPU在尖叫)

Layer (type)                 Output Shape              Param #   =================================================================dense_132 (Dense)            (None, 4096)              16781312  _________________________________________________________________reshape_85 (Reshape)         (None, 4096, 1)           0         _________________________________________________________________conv1d_71 (Conv1D)           (None, 4096, 512)         2048      _________________________________________________________________reshape_86 (Reshape)         (None, 2097152)           0         _________________________________________________________________dense_133 (Dense)            (None, 64)                134217792 _________________________________________________________________reshape_87 (Reshape)         (None, 64, 1)             0         _________________________________________________________________conv1d_72 (Conv1D)           (None, 64, 512)           2048      _________________________________________________________________reshape_88 (Reshape)         (None, 32768)             0         _________________________________________________________________dense_134 (Dense)            (None, 4096)              134221824 =================================================================Total params: 285,225,024Trainable params: 285,225,024Non-trainable params: 0_________________________________________________________________

然而,我期望我的Conv1d层具有以下输出形状:

conv1d_71 (Conv1D)           (None, 512, 1)

我是在错误的维度上进行卷积吗?如果是,我该如何更改?或者我是否误解了卷积层的运作方式?


回答:

方法1 – 通过密集层保持长度

这作为自编码器不会很有用,因为它不会真正压缩你的数据,因为4096的长度仍然存在。

这应该会自动工作,但看起来你使用的是旧版本的Keras。

如你所做的那样,在第一次卷积之前将其重塑为(4096,1)
然后Dense层应该可以正常工作。如果不行,请使用TimeDistributed(Dense(...))

考虑在卷积中使用padding='same'以便于操作。

最后一层应该类似于Conv1D(1,...)而不是Dense。最后用(4096,)进行重塑。

方法2 – 不保持长度

在第一次卷积之后,你应该重塑以移除3D维度,但请注意你有:

  • 通道:512
  • 长度:
    • 如果使用padding='same':4096
    • 否则:4094

然后你应该重塑为(4096*512,),这相当大,将显著增加模型中可训练参数的数量。

在下一次卷积之前,再次重塑为(64,1),然后在之后重塑为(64*512,)(如果不使用填充,则为62)。

你可以探索这些方法的混合。始终记住,卷积将作为(batch, length, channels)工作,而密集层将作为(batch, ...whatever..., units)工作,如果使用的是最新版本的Keras。如果不是,你必须正确处理这个...whatever...部分。

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