深度学习camp-第J7周：对于ResNeXt-50算法的思考

• 🍨 本文为🔗365天深度学习训练营 中的学习记录博客
• 🍖 原作者：K同学啊

📌你需要解决的疑问：这个代码是否有错？对错与否都请给出你的思考
📌打卡要求：请查找相关资料、逐步推理模型、详细写下你的思考过程

代码如下

# 定义残差单元  
def block(x, filters, strides=1, groups=32, conv_shortcut=True):  

    if conv_shortcut:  
        shortcut = Conv2D(filters * 2, kernel_size=(1, 1), strides=strides, padding='same', use_bias=False)(x)  
        # epsilon为BN公式中防止分母为零的值  
        shortcut = BatchNormalization(epsilon=1.001e-5)(shortcut)  
    else:  
        # identity_shortcut  
        shortcut = x  
        
    # 三层卷积层  
    x = Conv2D(filters=filters, kernel_size=(1, 1), strides=1, padding='same', use_bias=False)(x)  
    x = BatchNormalization(epsilon=1.001e-5)(x)  
    x = ReLU()(x)  
    # 计算每组的通道数  
    g_channels = int(filters / groups)  
    # 进行分组卷积  
    x = grouped_convolution_block(x, strides, groups, g_channels)  

    x = Conv2D(filters=filters * 2, kernel_size=(1, 1), strides=1, padding='same', use_bias=False)(x)  
    x = BatchNormalization(epsilon=1.001e-5)(x)  
    x = Add()([x, shortcut])  
    x = ReLU()(x)  
    return x

如果conv_shortcut=False,那么执行“x=Add()…”语句时，通道数不一致的，为什么不会报错呢？

思考

关键点分析：

1. conv_shortcut=False 时的 shortcut

   • 当 conv_shortcut=False 时，shortcut 直接等于 x，没有经过卷积层处理。也就是说，在 x = Add()([x, shortcut]) 这一行之前，shortcut 和 x 是相同的张量。因此，它们的通道数和空间尺寸应该是相同的，直接相加是没有问题的。
   • 因此，执行 Add() 时，x 和 shortcut 的维度是匹配的。

2. conv_shortcut=True 时的 shortcut

   • 当 conv_shortcut=True 时，shortcut 会通过一个 1x1 卷积进行通道数调整：

     shortcut = Conv2D(filters * 2, kernel_size=(1, 1), strides=strides, padding='same', use_bias=False)(x)
     

     • 这里 shortcut 的通道数被修改为 filters * 2，使其与主路径输出的通道数一致。
     • 如果步长 strides 是大于1的值（例如2），则 shortcut 的空间尺寸（高度和宽度）也会发生变化，因此需要保证它们的空间尺寸与主路径的输出相匹配。为此，使用 Conv2D 和 BatchNormalization 来调整通道数，并保持 padding='same' 来避免空间尺寸的变化。

3. Add() 层的作用

   • Add() 层要求输入张量的维度一致。如果 conv_shortcut=False，shortcut 和 x 在通道数和空间尺寸上已经是相同的，因此直接相加是不会出现维度不匹配的错误的。
   • 但是，如果通道数或空间尺寸不一致，Keras 会抛出错误，提示“维度不匹配”或类似错误。

为什么没有报错：

• 当 conv_shortcut=False 时，shortcut 和 x 的维度是一样的，因为 shortcut = x，它们在通道数、空间尺寸等维度上都相同，因此 Add() 操作没有问题。
• Add() 操作本身不会对维度进行任何变换，它只是简单地将两个张量逐元素相加。如果两个张量的维度不一致，Keras 会报错。

结论：

• 在 conv_shortcut=False 的情况下，shortcut 直接等于 x，因此它们的维度是相同的，Add() 操作能够成功执行。
• 只有当 conv_shortcut=True 时，shortcut 会通过卷积进行维度调整，这样就确保了通道数和空间尺寸与主路径的输出一致，避免了维度不匹配的问题。

测试：

为了验证，可以在代码中添加调试语句，打印出 x.shape 和 shortcut.shape，看看它们在执行 Add() 之前是否匹配。例如：

print("x shape:", x.shape)
print("shortcut shape:", shortcut.shape)

这可以帮助进一步确认 x 和 shortcut 在执行加法之前是否一致。