Xception模型详解

2024-04-02 19:28
文章标签 详解 模型 xception

本文主要是介绍Xception模型详解,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

简介

Xception的名称源自于"Extreme Inception",它是在Inception架构的基础上进行了扩展和改进。Inception架构是Google团队提出的一种经典的卷积神经网络架构,用于解决深度卷积神经网络中的计算和参数增长问题。

与Inception不同,Xception的主要创新在于使用了深度可分离卷积(Depthwise Separable Convolution)来替代传统的卷积操作。深度可分离卷积将卷积操作分解为两个步骤:深度卷积和逐点卷积。

深度卷积是一种在每个输入通道上分别应用卷积核的操作,它可以有效地减少计算量和参数数量。逐点卷积是一种使用1x1卷积核进行通道间的线性组合的操作,用于增加模型的表示能力。通过使用深度可分离卷积,Xception网络能够更加有效地学习特征表示,并在相同计算复杂度下获得更好的性能。

Xception 网络结构

一个标准的Inception模块(Inception V3)

简化后的Inception模块

简化后的Inception的等价结构

采用深度可分离卷积的思想,使 3×3 卷积的数量与 1×1卷积输出通道的数量相等

Xception模型,一共可以分为3个flow,分别是Entry flow、Middle flow、Exit flow。

在这里 Entry 与 Exit 都具有相同的部分,Middle 与这二者有所不同。

Xception模型的pytorch复现

(1)深度可分离卷积

class SeparableConv2d(nn.Module):def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=1, padding=0, dilation=1, bias=False):super(SeparableConv2d, self).__init__()self.conv = nn.Conv2d(in_channels, in_channels, kernel_size, stride, padding,dilation, groups=in_channels, bias=bias)self.pointwise = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=1, stride=1, padding=0,dilation=1, groups=1, bias=False)def forward(self, x):x = self.conv(x)x = self.pointwise(x)return x

(2)构建三个flow结构

class EntryFlow(nn.Module):def __init__(self):super(EntryFlow, self).__init__()self.headconv = nn.Sequential(nn.Conv2d(3, 32, 3, 2, bias=False),nn.BatchNorm2d(32),nn.ReLU(inplace=True),nn.Conv2d(32, 64, 3, bias=False),nn.BatchNorm2d(64),nn.ReLU(inplace=True),)self.residual_block1 = nn.Sequential(SeparableConv2d(64, 128, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(128),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(128, 128, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(128),nn.MaxPool2d(3, stride=2, padding=1),)self.residual_block2 = nn.Sequential(nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(128, 256, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(256),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(256, 256, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(256),nn.MaxPool2d(3, stride=2, padding=1))self.residual_block3 = nn.Sequential(nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(256, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.MaxPool2d(3, stride=2, padding=1))def shortcut(self, inp, oup):return nn.Sequential(nn.Conv2d(inp, oup, 1, 2, bias=False),nn.BatchNorm2d(oup))def forward(self, x):x = self.headconv(x)residual = self.residual_block1(x)shortcut_block1 = self.shortcut(64, 128)x = residual + shortcut_block1(x)residual = self.residual_block2(x)shortcut_block2 = self.shortcut(128, 256)x = residual + shortcut_block2(x)residual = self.residual_block3(x)shortcut_block3 = self.shortcut(256, 728)x = residual + shortcut_block3(x)return xclass MiddleFlow(nn.Module):def __init__(self):super(MiddleFlow, self).__init__()self.shortcut = nn.Sequential()self.conv1 = nn.Sequential(nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728))def forward(self, x):residual = self.conv1(x)input = self.shortcut(x)return input + residualclass ExitFlow(nn.Module):def __init__(self):super(ExitFlow, self).__init__()self.residual_with_exit = nn.Sequential(nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 1024, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(1024),nn.MaxPool2d(3, stride=2, padding=1))self.endconv = nn.Sequential(SeparableConv2d(1024, 1536, 3, 1, 1),nn.BatchNorm2d(1536),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(1536, 2048, 3, 1, 1),nn.BatchNorm2d(2048),nn.ReLU(inplace=True),nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)),)def shortcut(self, inp, oup):return nn.Sequential(nn.Conv2d(inp, oup, 1, 2, bias=False),nn.BatchNorm2d(oup))def forward(self, x):residual = self.residual_with_exit(x)shortcut_block = self.shortcut(728, 1024)output = residual + shortcut_block(x)return self.endconv(output)

(3)构建网络(完整代码)

"""
Copyright (c) 2023, Auorui.
All rights reserved.Xception: Deep Learning with Depthwise Separable Convolutions<https://arxiv.org/pdf/1610.02357.pdf>
"""
import torch
import torch.nn as nnclass SeparableConv2d(nn.Module):def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=1, padding=0, dilation=1, bias=False):super(SeparableConv2d, self).__init__()self.conv = nn.Conv2d(in_channels, in_channels, kernel_size, stride, padding,dilation, groups=in_channels, bias=bias)self.pointwise = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=1, stride=1, padding=0,dilation=1, groups=1, bias=False)def forward(self, x):x = self.conv(x)x = self.pointwise(x)return xclass EntryFlow(nn.Module):def __init__(self):super(EntryFlow, self).__init__()self.headconv = nn.Sequential(nn.Conv2d(3, 32, 3, 2, bias=False),nn.BatchNorm2d(32),nn.ReLU(inplace=True),nn.Conv2d(32, 64, 3, bias=False),nn.BatchNorm2d(64),nn.ReLU(inplace=True),)self.residual_block1 = nn.Sequential(SeparableConv2d(64, 128, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(128),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(128, 128, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(128),nn.MaxPool2d(3, stride=2, padding=1),)self.residual_block2 = nn.Sequential(nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(128, 256, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(256),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(256, 256, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(256),nn.MaxPool2d(3, stride=2, padding=1))self.residual_block3 = nn.Sequential(nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(256, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.MaxPool2d(3, stride=2, padding=1))def shortcut(self, inp, oup):return nn.Sequential(nn.Conv2d(inp, oup, 1, 2, bias=False),nn.BatchNorm2d(oup))def forward(self, x):x = self.headconv(x)residual = self.residual_block1(x)shortcut_block1 = self.shortcut(64, 128)x = residual + shortcut_block1(x)residual = self.residual_block2(x)shortcut_block2 = self.shortcut(128, 256)x = residual + shortcut_block2(x)residual = self.residual_block3(x)shortcut_block3 = self.shortcut(256, 728)x = residual + shortcut_block3(x)return xclass MiddleFlow(nn.Module):def __init__(self):super(MiddleFlow, self).__init__()self.shortcut = nn.Sequential()self.conv1 = nn.Sequential(nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728))def forward(self, x):residual = self.conv1(x)input = self.shortcut(x)return input + residualclass ExitFlow(nn.Module):def __init__(self):super(ExitFlow, self).__init__()self.residual_with_exit = nn.Sequential(nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 728, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(728),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(728, 1024, 3, padding=1),nn.BatchNorm2d(1024),nn.MaxPool2d(3, stride=2, padding=1))self.endconv = nn.Sequential(SeparableConv2d(1024, 1536, 3, 1, 1),nn.BatchNorm2d(1536),nn.ReLU(inplace=True),SeparableConv2d(1536, 2048, 3, 1, 1),nn.BatchNorm2d(2048),nn.ReLU(inplace=True),nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)),)def shortcut(self, inp, oup):return nn.Sequential(nn.Conv2d(inp, oup, 1, 2, bias=False),nn.BatchNorm2d(oup))def forward(self, x):residual = self.residual_with_exit(x)shortcut_block = self.shortcut(728, 1024)output = residual + shortcut_block(x)return self.endconv(output)class Xception(nn.Module):def __init__(self, num_classes=1000):super().__init__()self.num_classes = num_classesself.entry_flow = EntryFlow()self.middle_flow = MiddleFlow()self.exit_flow = ExitFlow()self.fc = nn.Linear(2048, num_classes)def forward(self, x):x = self.entry_flow(x)for i in range(8):x = self.middle_flow(x)x = self.exit_flow(x)x = x.view(x.size(0), -1)out = self.fc(x)return outif __name__=='__main__':import torchsummarydevice = 'cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu'input = torch.ones(2, 3, 224, 224).to(device)net = Xception(num_classes=4)net = net.to(device)out = net(input)print(out)print(out.shape)torchsummary.summary(net, input_size=(3, 224, 224))# Xception Total params: 19,838,076

参考文章

【精读AI论文】Xception ------(Xception: Deep Learning with Depthwise Separable Convolutions)_xception论文-CSDN博客

[ 轻量级网络 ] 经典网络模型4——Xception 详解与复现-CSDN博客

神经网络学习小记录22——Xception模型的复现详解_xception timm-CSDN博客

【卷积神经网络系列】十七、Xception_xception模块-CSDN博客 

这篇关于Xception模型详解的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/870847

相关文章

Java中注解与元数据示例详解

《Java中注解与元数据示例详解》Java注解和元数据是编程中重要的概念,用于描述程序元素的属性和用途,:本文主要介绍Java中注解与元数据的相关资料,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参... 目录一、引言二、元数据的概念2.1 定义2.2 作用三、Java 注解的基础3.1 注解的定义3.2 内

JavaScript中的isTrusted属性及其应用场景详解

《JavaScript中的isTrusted属性及其应用场景详解》在现代Web开发中,JavaScript是构建交互式应用的核心语言,随着前端技术的不断发展,开发者需要处理越来越多的复杂场景,例如事件... 目录引言一、问题背景二、isTrusted 属性的来源与作用1. isTrusted 的定义2. 为

使用Python实现操作mongodb详解

《使用Python实现操作mongodb详解》这篇文章主要为大家详细介绍了使用Python实现操作mongodb的相关知识,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录一、示例二、常用指令三、遇到的问题一、示例from pymongo import MongoClientf

一文详解Python中数据清洗与处理的常用方法

《一文详解Python中数据清洗与处理的常用方法》在数据处理与分析过程中,缺失值、重复值、异常值等问题是常见的挑战,本文总结了多种数据清洗与处理方法,文中的示例代码简洁易懂,有需要的小伙伴可以参考下... 目录缺失值处理重复值处理异常值处理数据类型转换文本清洗数据分组统计数据分箱数据标准化在数据处理与分析过

详解如何在React中执行条件渲染

《详解如何在React中执行条件渲染》在现代Web开发中,React作为一种流行的JavaScript库,为开发者提供了一种高效构建用户界面的方式,条件渲染是React中的一个关键概念,本文将深入探讨... 目录引言什么是条件渲染?基础示例使用逻辑与运算符(&&)使用条件语句列表中的条件渲染总结引言在现代

详解Vue如何使用xlsx库导出Excel文件

《详解Vue如何使用xlsx库导出Excel文件》第三方库xlsx提供了强大的功能来处理Excel文件,它可以简化导出Excel文件这个过程,本文将为大家详细介绍一下它的具体使用,需要的小伙伴可以了解... 目录1. 安装依赖2. 创建vue组件3. 解释代码在Vue.js项目中导出Excel文件,使用第三

SQL注入漏洞扫描之sqlmap详解

《SQL注入漏洞扫描之sqlmap详解》SQLMap是一款自动执行SQL注入的审计工具,支持多种SQL注入技术,包括布尔型盲注、时间型盲注、报错型注入、联合查询注入和堆叠查询注入... 目录what支持类型how---less-1为例1.检测网站是否存在sql注入漏洞的注入点2.列举可用数据库3.列举数据库

Linux之软件包管理器yum详解

《Linux之软件包管理器yum详解》文章介绍了现代类Unix操作系统中软件包管理和包存储库的工作原理,以及如何使用包管理器如yum来安装、更新和卸载软件,文章还介绍了如何配置yum源,更新系统软件包... 目录软件包yumyum语法yum常用命令yum源配置文件介绍更新yum源查看已经安装软件的方法总结软

java图像识别工具类(ImageRecognitionUtils)使用实例详解

《java图像识别工具类(ImageRecognitionUtils)使用实例详解》:本文主要介绍如何在Java中使用OpenCV进行图像识别,包括图像加载、预处理、分类、人脸检测和特征提取等步骤... 目录前言1. 图像识别的背景与作用2. 设计目标3. 项目依赖4. 设计与实现 ImageRecogni

Java访问修饰符public、private、protected及默认访问权限详解

《Java访问修饰符public、private、protected及默认访问权限详解》:本文主要介绍Java访问修饰符public、private、protected及默认访问权限的相关资料,每... 目录前言1. public 访问修饰符特点:示例:适用场景:2. private 访问修饰符特点:示例: