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深度学习32:卷积神经网络:卷积层(卷积运算,填充,步幅)

发布时间:2026/11/11 2:07:22 来源:云帆数科 栏目:资讯中心
深度学习32:卷积神经网络:卷积层(卷积运算,填充,步幅)
目录标题一、卷积运算二、填充三、步幅一、卷积运算卷积层对数据进行卷积运算,卷积运算相当于图像处理中得滤波器运算对于输入数据卷积运算以一定间隔滑动卷积核的窗口并应用。将各个位置上卷积核的元素和输入的对应元素相乘然后再求和也称为乘积累加运算、矩阵的内积。CNN中,卷积核得参数对应之前得权重。并且CNN中也存在偏置二、填充在进行卷积层的处理之前有时要向输入数据的周围填入固定的数据比如0这称为填充padding。例如对形状为 4×4 的数据进行幅度为 1 的填充即用幅度为 1、值为 0 的数据填充周围可以看到4×4 的数据进行幅度为 1 的填充后形状变为 6×6再经过卷积后数据的形状为 4×4。使用填充主要目的是为了调整输出数据的形状大小避免多次卷积后数据形状大小过小导致无法继续进行卷积运算。运用填充可以令数据形状在经过卷积运算后保持不变。三、步幅应用卷积核的位置间隔称之为步幅stride。没有强调方向,所有横向和纵向是一样的如果步幅是2那横纵移动都是2之前的例子中步幅都为 1下面我们进行步幅为 3 的卷积运算可移动格子(长度) w2p-fw 但是有步幅s所以可移动次数就是 w 2p - fw / s 本身未移动之前就是一次计算可以看到填充和步幅都会影响输出数据的形状大小。增大填充输出数据形状大小会变大增大步幅输出数据形状大小会变小。让我们分析一下给定填充和步幅如何计算输出数据的形状大小。假设输入数据形状为( H , W ) (H, W)(H,W)卷积核大小为( F H , F W ) (FH, FW)(FH,FW)填充为P PP步幅为S SS输出数据形状为( O H , O W ) (OH, OW)(OH,OW)可得O H H 2 P − F H S 1 OH \frac{H 2P - FH}{S} 1OHSH2P−FH​1O W W 2 P − F W S 1 OW \frac{W 2P - FW}{S} 1OWSW2P−FW​1例如对于形状为( 4 , 4 ) (4,4)(4,4)的输入数据应用幅度为1 11的填充并应用步幅为3 33卷积核大小为( 3 , 3 ) (3,3)(3,3)的卷积运算O H O W 4 2 − 3 3 1 2 OH OW \frac{4 2 - 3}{3} 1 2OHOW342−3​12得到形状为( 2 , 2 ) (2,2)(2,2)的输出数据。当输出大小无法除尽时PyTorch 卷积层会自动向下取整输出整数尺寸舍弃无法覆盖完整卷积核的输入部分。

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