PyTorch：卷积/padding/pooling api

Posted 2022-08-13 -柚子皮-

填充padding

torch.nn.ConstantPad2d(padding: Union[T, Tuple[T, T, T, T]], value: float)

参数：padding (int, tuple) – the size of the padding. If is int, uses the same padding in all boundaries. If a 4-tuple, uses padding_left , padding_right , padding_top , padding_bottom )

示例：

>>> m = nn.ConstantPad2d(2, 3.5)
>>> input = torch.randn(1, 2, 2)
>>> input
tensor([[[ 1.6585,  0.4320],
         [-0.8701, -0.4649]]])
>>> m(input)
tensor([[[ 3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000],
         [ 3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000],
         [ 3.5000,  3.5000,  1.6585,  0.4320,  3.5000,  3.5000],
         [ 3.5000,  3.5000, -0.8701, -0.4649,  3.5000,  3.5000],
         [ 3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000],
         [ 3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000]]])
>>> # using different paddings for different sides
>>> m = nn.ConstantPad2d((3, 0, 2, 1), 3.5)
>>> m(input)
tensor([[[ 3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000],
         [ 3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000],
         [ 3.5000,  3.5000,  3.5000,  1.6585,  0.4320],
         [ 3.5000,  3.5000,  3.5000, -0.8701, -0.4649],
         [ 3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000,  3.5000]]])

 

二维巻积CONV2D

torch.nn.Conv2d(in_channels: int, out_channels: int, kernel_size: Union[T, Tuple[T, T]], stride: Union[T, Tuple[T, T]] = 1, padding: Union[T, Tuple[T, T]] = 0, dilation: Union[T, Tuple[T, T]] = 1, groups: int = 1, bias: bool = True, padding_mode: str = 'zeros')

参数：in_channels：输入通道数。一般第1层是1个通道，如果是多层cnn堆叠，从第二层起通道数为上层的输出feature maps数=即上一层的out_channels。

Note:每层参数量计算。第l层参数量：C_in*C_out*kernel_size[l][0]*kernel_size[l][1]，其中C_in即in_channels[l]。

示例：

>>> # With square kernels and equal stride
>>> m = nn.Conv2d(16, 33, 3, stride=2)

Conv2d(1, 8, kernel_size=[3, 3], stride=(1, 1))

Conv2d(8, 16, kernel_size=[3, 3], stride=(1, 1))

 

自适应池化Adaptive Pooling

torch.nn.AdaptiveAvgPool2d(output_size: Union[T, Tuple[T, ...]])

普通Max/AvgPooling计算公式为：output_size = ceil ( (input_size+2∗padding−kernel_size)/stride）+1 

当我们使用Adaptive Pooling时，这个问题就变成了由已知量input_size，output_size求解kernel_size与stride。你只需要告诉torch你需要什么样的输出结果。

为了简化问题，我们将padding设为0（后面我们可以发现源码里也是这样操作的c++源码部分）

stride = floor ( (input_size / (output_size) )

kernel_size = input_size − (output_size−1) * stride

padding = 0

示例：

>>> # target output size of 5x7
>>> m = nn.AdaptiveAvgPool2d((5,7))
>>> input = torch.randn(1, 64, 8, 9)
>>> output = m(input)

>>> # target output size of 7x7 (square)
>>> m = nn.AdaptiveAvgPool2d(7)
>>> input = torch.randn(1, 64, 10, 9)
>>> output = m(input)

[[开发技巧]·AdaptivePooling与Max/AvgPooling相互转换]

 

一维巻积CONV1D

torch.nn.Conv1d(in_channels, out_channels, kernel_size, stride=1, padding=0, dilation=1, groups=1, bias=True, padding_mode='zeros')

in_channels(int) – 输入信号的通道。在文本分类中，即为词向量的维度
out_channels(int) – 卷积产生的通道。有多少个out_channels，就需要多少个1维卷积
kernel_size(int or tuple) - 卷积核的尺寸，卷积核的大小为(k,)，第二个维度是由in_channels来决定的，所以实际上卷积大小为kernel_size*in_channels
stride(int or tuple, optional) - 卷积步长
padding (int or tuple, optional)- 输入的每一条边补充0的层数
dilation(int or tuple, `optional``) – 卷积核元素之间的间距
groups(int, optional) – 从输入通道到输出通道的阻塞连接数
bias(bool, optional) - 如果bias=True，添加偏置

示例

常用于textcnn[深度学习：文本CNN-textcnn]

conv1 = nn.Conv1d(in_channels=256，out_channels=100,kernel_size=2)
input = torch.randn(32,35,256)
# batch_size x text_len x embedding_size -> batch_size x embedding_size x text_len
input = input.permute(0,2,1)
out = conv1(input)
print(out.size())

这里32为batch_size，35为句子最大长度，256为词向量。在输入一维卷积的时候，需要将32*35*256变换为32*256*35，因为一维卷积是在最后维度上扫的，最后out的大小即为：32*100*（35-2+1）=32*100*34。

[pytorch之nn.Conv1d详解][]

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