20 卷积层里的填充和步幅【李沐动手学深度学习v2课程笔记】

1. 填充和步幅

在上下左右分别填充一些0

2. 代码实现

2.1 填充

我们创建一个高度和宽度为3的二维卷积层,并在所有侧边填充1个像素。给定高度和宽度为8的输入,则输出的高度和宽度也是8。

import torch
from torch import nn# 为了方便起见,我们定义了一个计算卷积层的函数。
# 此函数初始化卷积层权重,并对输入和输出提高和缩减相应的维数
def comp_conv2d(conv2d, X):# 这里的(1,1)表示批量大小和通道数都是1X = X.reshape((1, 1) + X.shape)Y = conv2d(X)# 省略前两个维度:批量大小和通道return Y.reshape(Y.shape[2:])# 请注意,这里每边都填充了1行或1列,因此总共添加了2行或2列
conv2d = nn.Conv2d(1, 1, kernel_size=3, padding=1)
X = torch.rand(size=(8, 8))
comp_conv2d(conv2d, X).shape

输出:

torch.Size([8, 8])

当卷积核的高度和宽度不同时,我们可以填充不同的高度和宽度,使输出和输入具有相同的高度和宽度。在如下示例中,我们使用高度为5,宽度为3的卷积核,高度和宽度两边的填充分别为2和1。

conv2d = nn.Conv2d(1, 1, kernel_size=(5, 3), padding=(2, 1))
comp_conv2d(conv2d, X).shape

输出:

torch.Size([8, 8])

2.2 步幅

下面,我们将高度和宽度的步幅设置为2,从而将输入的高度和宽度减半。

conv2d = nn.Conv2d(1, 1, kernel_size=3, padding=1, stride=2)
comp_conv2d(conv2d, X).shape

输出:

torch.Size([4, 4])
conv2d = nn.Conv2d(1, 1, kernel_size=(3, 5), padding=(0, 1), stride=(3, 4))
comp_conv2d(conv2d, X).shape

输出:

torch.Size([2, 2])

2.3 小结

  • 填充可以增加输出的高度和宽度。这常用来使输出与输入具有相同的高和宽。

  • 步幅可以减小输出的高和宽,例如输出的高和宽仅为输入的高和宽的1/�(�是一个大于1的整数)。

  • 填充和步幅可用于有效地调整数据的维度。

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