inceptionnet

 

inception发展历程

v1

mlp多层感知器层

 

上面两个观看孔径，尺寸不一样，可以抽取不同分辨率，不同尺度的邻域范围的信息作为特征，这样就可以观察到输入数据的不同层次，不同分辨率的特征

因为这个1*1完了之后，就是做完内积以后，就在那一个点上，它是每个通道那一个点上做完内积，把所有通道的内积加起来，之后非线性激活函数，这里的conv里面都包含relu。

1*1卷积所连接的相关性是最高的，因为卷积核扩大以后呢，3*3他在不同通道的位置，可能会变得不一样，相关性就会减弱

v2:

传统的神经网络训练的时候，每一层输入的分布都在变化，就是网络的这个不同输入的分布，在不同的迭代过程中，变化特别剧烈，总是稳定不下来，这样就没法收敛，只能使用比较小的学习率，让他慢慢变化

V3:

最后用3*1的卷积核与1*3卷积之后的内容进行内积，可以处理更多、更丰富的空间特征，增加特征多样性

inception v3 详解：

要想卷积不改变空间尺寸（图像大小，不是通道数），必须要pad=kernelsize÷2（去掉余数）！！！

pad=0，卷积后空间尺寸会变小。

最后提取出了2048个特征，输入到线性输出层1000个units（相当于一个分类器，有1000个类），得到它属于1000个类的得分

注意第三个inception module 有3个模块，其中第二个和第三个相同。第二个module输出和第三个Module尺寸不一样，所以中间加了一个，所以是三个

线性logits是逻辑回归（线性分类），将这2048个特征进行逻辑回归，得到的是属于每个类的得分，最后soft是归一化概率

inception v3第一组modules

（1）

pad=same(在tensorflow中他会自己推导出来得到相同的尺寸，最后摞起来）

5*5替换成了3*3

（2）

（3）

inception v3第二组modules

（1）

（2）

（3）

（4）

这个既不改变空间分辨率（空间尺寸），又不改变特征通道数，作用是把不同通道的特征融合起来。

inception v3第三组modules

（1）

 （2）

注：图中输出data 应该是 8*8*2048

 

inception v4

 valid padding：pad=0，s默认为1

same padding：保证输入输出图像尺寸不变，默认pad=1，s=1

 pool不改变通道数

 注：最后的192V = 192,stride=2 V

 

branch1:

pool只是单独处理每一个通道的特征图，不会对通道之间做相关处理。

avg：相当于对每一个小特征图做一个空间的平均处理，统计平均值，平均滤波，相当于变得模糊了

branch1是再模糊了以后的特征图上做的，模糊了之后会把噪音去掉，模糊了去掉噪声之后

注：这里的conv都默认再带relu

 branch2：

branch1模糊了去掉噪音的时候，有可能吧图像的微弱的边缘信息也给去掉了，这样就保留不了图像精确地信息，这时候就折中，模糊不模糊都处理一下。这样既去除了噪音，也保留下来了不同细节的信息特征

 branch3：

融合的意思是每一个神经元都会伸向下一个卷积层的不同通道的，不同通道做内积，再加起来

 branch1：

保留了原始特征通道的信息

卷积层神经元深度就是kernelsize

每一个分支都是为了保留输入数据不同的信息

 

 branch3 最上面的是 7*1conv

 

 3*3变成了两个1*3和3*1的两个非线性映射过程，可以提取特征图不同的纹理进行变换，让特征图的特征更加丰富，更加抽象。

每个分支对特征提取的层次不一样

 

 

 1*1的卷积核作为第一个抽象层级，为了增加抽象深度（非线性映射的深度）。

1*1卷积核的作用：

1. 进行升维与降维并减少网络参数。关于其降维并减少网络参数的特点在GooLeNet中表现得一览无遗，详情可以参见GooLeNet，关于其升维并减少网络参数的功能在ResNet中使用得非常突出。关于详情可以参考http://www.caffecn.cn/?/question/136。
2. 提升跨通道的信息整合与信息交互。我们知道，1*1的卷积核的每一个filter可以实现跨通道的信息通信，因此虽然是简单的线性组合，但是却丰富了信息的表现形式，因此有利于特征的提取。

发现很多网络使用1×1的卷积核，实际就是对输入的一个比例缩放，因为1×1卷积核只有一个参数，这个核在输入上滑动，就相当于给输入数据乘以一个系数。（对于单通道和单个卷积核而言这样理解是可以的）

对于多通道和多个卷积核的理解，1×1卷积核大概有两方面的作用：
1.实现跨通道的交互和信息整合（具有线性修正特性，实现多个feature map的线性组合，可以实现feature map在通道个数上的变化，想象成跨通道的pooling，(输入的多通道的feature map和一组卷积核做卷积求和得到一个输出的feature map)
2.进行卷积核通道数的降维和升维（同时还具有降维或者升维功能）
3.在pooling层后面加入的1×1的卷积也是降维，使得最终得到更为紧凑的结构，虽然有22层，但是参数数量却只是alexnet的1/12.
4.最近大热的MSRA的resnet也利用了1×1的卷积，并且是在3×3卷积层的前后都使用了，不仅进行了降维，还进行了升维，使得卷积层的输入和输出的通道数都减小，数量进一步减少。如果1×1卷积核接在普通的卷积层后面，配合激活函数，就可以实现network in network的结构了。
5.还有一个很重要的功能，就是可以在保持feature map尺度不变的（即不损失分辨率）的前提下大幅增加非线性特性（利用后接的非线性激活函数），把网络做的很deep。（平均池化是针对每个feature map的平均操作，没有通道间的交互，而1×1卷积是对通道的操作，在通道的维度上进行线性组合）