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神经网络-卷积层 torch.nn.Conv2d

神经网络-最大池化的使用 torch.nn.MaxPool2d

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神经网络-卷积层 torch.nn.Conv2d

torch.nn.Conv2d的官方文档地址

CLASS torch.nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size, stride=1, padding=0, dilation=1, groups=1, bias=True, padding_mode=‘zeros’, device=None, dtype=None)

卷积动画的链接：https://github.com/vdumoulin/conv_arithmetic/blob/master/README.mdhttps://github.com/vdumoulin/conv_arithmetic/blob/master/README.md

注意：

• 默认bias=True，这说明PyTorch中Con2d是默认给卷积操作加了偏置的。
• 还有一些默认值：stride=1，padding=0等。
• out_channels输出通道数，相当于就是卷积核的个数。
• dilation：需要使用空洞卷积时再进行设置。

  import torch
  from torch import nn
  from torch.nn import Conv2d
  from torch.utils.data import DataLoader
  from torch.utils.tensorboard import SummaryWriter
  from torchvision import datasets
  from torchvision.transforms import transforms
  
  # 1. 加载数据
  dataset = datasets.CIFAR10('./dataset', train=False, transform=transforms.ToTensor(), download=True)
  dataloader = DataLoader(dataset, batch_size=64, shuffle=True, num_workers=0, drop_last=False)
  
  
  # 2. 构造模型
  class Model(nn.Module):
      def __init__(self):
          super(Model, self).__init__()
          self.conv1 = Conv2d(in_channels=3, out_channels=6, kernel_size=3, stride=1)
  
      def forward(self, x):
          return self.conv1(x)
  
  
  writer = SummaryWriter('./logs/Conv2d')
  
  # 3. 实例化一个模型对象，进行卷积
  model = Model()
  step = 0
  
  for data in dataloader:
      imgs, targets = data
      writer.add_images('imgs_ch3', imgs, step)
  
  # 4. 用tensorboard打开查看图像。但是注意，add_images的输入图像的通道数只能是3
  #    所以如果通道数>3，则可以先采用小土堆的这个不严谨的做法，在tensorboard中查看一下图片
      outputs = model(imgs)
      outputs = torch.reshape(outputs, (-1, 3, 30, 30))
      writer.add_images('imgs_ch6', outputs, step)
  
      step += 1
  
  writer.close()
  

  神经网络-最大池化的使用 torch.nn.MaxPool2d

池化也可成为下采样（就是缩小输入图像尺寸，但是不会改变输入图像的通道数）。常见的有MaxPool2d、AvgPool2d等。相反有上采样MaxUnPool2d。

MaxPool2d的官方文档地址：MaxPool2d — PyTorch 2.0 documentation 

CLASS torch.nn.MaxPool2d(kernel_size, stride=None, padding=0, dilation=1, return_indices=False, ceil_mode=False)

注意：

• stride默认=kernel_size
• ceil_mode默认是False，也就是说事向下取整

pool和conv后的图像尺寸N计算公式是一样的：N = ( W − F + 2 ∗ P ) / S + 1 N=(W-F+2*P)/S+1N=(W−F+2∗P)/S+1，且都是默认N向下取整。
 

1. 在构造tensor的时候，最好指定元素的数据类型是float，即在最后加上dtype=torch.float32，这样后面有些操作才不会出错。
2. 池化的作用：保持输入图像的特征，且减小输入量，能加快训练。（就类似于B站视频有10080P的也会有720P的，720P虽然不如1080P那么高清，但是仍然能够看出视频中物体的特征信息，有点像打了马赛克一样）

   import torch
   import torchvision.datasets
   from torch import nn
   from torch.utils.data import DataLoader
   from torch.utils.tensorboard import SummaryWriter
   
   
   class Model(nn.Module):
       def __init__(self):
           super(Model, self).__init__()
           self.maxpool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=3)  # 默认:stride=kernel_size,ceil_mode=False
           self.maxpool2 = nn.MaxPool2d(kernel_size=3, ceil_mode=True)
   
       def forward(self, x):
           return self.maxpool1(x), self.maxpool2(x)
   
   
   model = Model()
   
   # -------------1.上图例子，查看ceil_mode为True或False的池化结果--------------- #
   input = torch.tensor([[1, 2, 0, 3, 1],
                         [0, 1, 2, 3, 1],
                         [1, 2, 1, 0, 0],
                         [5, 2, 3, 1, 1],
                         [2, 1, 0, 1, 1]], dtype=torch.float32)
   
   input = torch.reshape(input, (-1, 1, 5, 5))
   out1, out2 = model(input)
   print('out1={}\nout2={}'.format(out1, out2))
   
   # --------------2.加载数据集，并放入tensorboard查看图片----------------------- #
   dataset = torchvision.datasets.CIFAR10('dataset', train=False, transform=torchvision.transforms.ToTensor(),
                                          download=True)
   dataloader = DataLoader(dataset, batch_size=64, shuffle=True)
   
   writer = SummaryWriter('./logs/maxpool')
   step = 0
   for data in dataloader:
       imgs, targets = data
       writer.add_images('imgs', imgs, step)
   
       imgs, _ = model(imgs)
       writer.add_images('imgs_maxpool', imgs, step)
       step += 1
   
   writer.close()