PyTorch nn.Conv2d 空洞卷积
torch.nn.Conv2d() 中 dilation 参数控制卷积核的间隔
dilation controls the spacing between the kernel points
- 当 dilation=1 时, 表示卷积核没有额外的空白间距, 也就是标准卷积
- 当 dilation>1 时, 表示空洞卷积(dilated convolution)
动画演示:
手动计算
以 2*2 的卷积核和 dilation=2 为例, 等效卷积核的大小为:
左上角区域卷积: 1 * 2 + 3 * 0 + 3 * 1 + 1 * 3 = 8, 卷积核中的空白间隔不参与运算, 当然也可以将其置为 0, 等效为 3 * 3 的卷积运算
结果:
使用 PyTorch 计算
import torch
from torch import nn
data = [
[1, 2, 3, 0],
[0, 1, 2, 3],
[3, 0, 1, 2],
[2, 3, 0, 1]
]
# 单通道 4*4 图片
# minibatch=1
inp = torch.tensor(data).reshape(1, 1, 4, 4).to(torch.float32)
conv = nn.Conv2d(1, 1, kernel_size=2, dilation=2, bias=False)
conv.weight.data = torch.tensor(
[[2, 0], [1, 3]]
).reshape(1, 1, 2, 2).to(torch.float32)
oup = conv(inp)
print(oup)
输出
tensor([[[[ 8., 10.],
[ 2., 8.]]]], grad_fn=<ConvolutionBackward0>)
空洞卷积可以扩大感受野, 2*2 的卷积核, dilation 参数设为 2, 可以提取特征图中 3*3 的内容, 却只有 2*2 的卷积运算量
空洞卷积会丢失局部信息