上学笔记TF033

ResNet(Residual Neural Network),微软商量院 Kaiming
He等4名中华夏族民共和国人建议。通过Residual Unit磨练152层深神经互联网,ILSVRC
二〇一四竞赛亚军,3.约得其半top-5错误率,参数量比VGGNet低,效果非常优秀。ResNet结构,十分的快加速超深神经网络陶冶,模型准确率非常的大提高。英斯ption
V4,英斯ption Module、ResNet结合。ResNet推广性好。

学习笔记TF033:实现ResNet,tf033resnet

ResNet(Residual Neural Network),微软商讨院 Kaiming
He等4名中夏族民共和国人建议。通过Residual Unit练习152层深神经互联网,ILSVRC
二零一四交锋亚军,3.51%top-5错误率,参数量比VGGNet低,效果特别优秀。ResNet结构,不慢加快超深神经互连网练习,模型正确率非常的大提高。英斯ption
V4,英斯ption Module、ResNet结合。ResNet推广性好。

瑞十教师Schmidhuber(LSTM互连网发明者,壹玖玖捌年)建议Highway
Network。消除极深神经网络难磨练难题。修改每层激活函数,以前激活函数只是对输入非线性别变化换y=H(x,WH),Highway
NetWork保留一定比例原始输入x,y=H(x,WH)·T(x,WT)+x·C(x,WC),T转换周到,C保留全面,令C=1-T。后面一层消息,一定比例不通过矩阵乘法和非线性别变化换,直接传输下一层。Highway
Network,gating
units学习决定网络新闻流,学习原始音信应封存比例。gating机制,Schmidhuber教师早年LSTM循环神经互连网gating。几百上千层深Highway
Network,直接梯度下跌算法陶冶,合营二种非线性激活函数,学习极深神经网络。Highway
Network允许演习任意深度互连网,优化措施与网络深度独立。

ResNet
允许原始输入新闻直接传输到后层。Degradation难题,不断加重神经互联网深度,正确率先上涨到达饱和,再下跌。ResNet灵感,用全等映射直接将前层输出传到后层。神经网络输入x,期望输出H(x),输入x直接传到输出作开始结果,学习指标F(x)=H(x)-x。ResNet残差学习单元(Residual
Unit),不再念书共同体输出H(x),只学习输出输入差异H(x)-x,残差。

ResNet,相当多旁路支线,输入直接连到后层,后层直接攻读残差,shortcut或connections。直接将输入音信绕道传到输出,爱护信息完整性,整个互联网只学习输入、输出差异,简化学习指标、难度。

两层残新式学习单元富含三个一律输出通道数3×3卷积。三层残差网络用Network
In Network和英斯ption Net
1×1卷积。在中等3×3卷积前后都用1×1卷积,先降维再升维。假使输入输出维度区别,对输入x线性映射调换维度,再接后层。

layername outputsize 18-layer 34-layer 50-layer 101-layer 152-layer
conv1 112×112 7×7,64,stride 2
conv2_x 56×56 3×3 max pool,stride 2
3×3,64×2 3×3,64×3 1×1,64×3 1×1,64×3 1×1,64×3
3×3,64 3×3,64 3×3,64 3×3,64 3×3,64
1×1,256 1×1,256 1×1,256
conv3_x 28×28 3×3,128×2 3×3,128×4 1×1,128×4 1×1,128×4 1×1,128×8
3×3,128 3×3,128 3×3,128 3×3,128 3×3,128
1×1,512 1×1,512 1×1,512
conv4_x 14×14 3×3,256×2 3×3,256×6 1×1,256×6 1×1,256×23 1×1,256×36
3×3,256 3×3,256 3×3,256 3×3,256 3×3,256
1×1,1024 1×1,1024 1×1,1024
conv5_x 7×7 3×3,512×2 3×3,512×3 1×1,512×3 1×1,512×3 1×1,512×3
3×3,512 3×3,512 3×3,512 3×3,512 3×3,512
1×1,2048 1×1,2048 1×1,2048
1×1 average pool,1000-d fc,softmax
FLOPs 1.8×10^9 3.6×10^9 3.8×10^9 7.6×10^9 11.3×10^9

ResNet结构,消除层数不断深化练习集引用误差增大现象。ResNet互连网磨练零值误差随层数增大慢慢减小,测量试验集表现变好。Google借鉴ResNet,提出英斯ption
V4和英斯ption-ResNet-V2,ILSVRC错误率3.08%。《Identyty Mappings in Deep
Residual Networks》提出ResNet
V2。ResNet残差学习单元传播公式,前馈消息和陈说信号可直接传输。skip
connection 非线性激活函数,替换Identity
Mappings(y=x)。ResNet每层都用Batch 诺玛lization。

Schmidhuber助教,ResNet,未有gates
LSTM网络,输入x传递到后层进程一直产生。ResNet等价奇骏NN,ResNet类似多层互联网间集成方法(ensemble)。

《The Power of Depth for Feedforward Neural
Networks》,理论申明加深互联网比加宽互联网更平价。

Tensorflow达成ResNet。contrib.slim库,原生collections。collections.namedtuple设计ResNet基本Block模块组named
tuple,创设Block类,只有数据结构,未有具体方法。标准Block,八个参数,scope、unit_fn、args。
Block(‘block1’, bottleneck, [(256, 64, 1)] * 2 + [(256, 64,
2)]),block1是Block名称(或scope),bottleneck是ResNet
V2残差学习单元。最后参数是Block
args,args是列表,每一种成分对应bottleneck残差学习单元。后面三个因素(256,
64, 1),第三要素(256, 64,
2),每一种元素都以安慕希tuple(depth,depth_bottleneck,stride)。(256, 64,
3)代表bottleneck残差学习单元(多少个卷积层),第三层输出通道数depth
256,前两层输出通道数depth_bottleneck 64,中间层步长stride
3。残差学习单元结构[(1×1/s1,64),(3×3/s3,64),(1×1/s1,256)]。

降采集样品subsample方法,参数inputs(输入)、factor(采样因子)、scope。fator1,不做修改直接再次来到inputsx,不为1,用slim.max_pool2d最大池化达成。1×1池化尺寸,stride步长,达成降采集样品。

定义conv2d_same函数创制卷积层,假若stride为1,用slim.conv2d,padding形式SAME。stride不为1,显式pad
zero。pad zero总量kernel_size-1
pad_beg为pad//2,pad_end为余下局地。tf.pad补零输入变量。已经zero
padding,只需padding情势VALID的slim.conv2d创办此卷积层。

概念堆集Blocks函数,参数net输入,blocks是Block class
列表。outputs_collections收集各end_points
collections。两层循环,每个Block,各个Residual
Unit堆集。用七个tf.variable_scope命名残差学习单元block/unit_1形式。第2层循环,每个Block每个Residual
Unit
args,展开depth、depth_bottleneck、stride。unit_fn残差学习单元生成函数,顺序创制连接全数残差学习单元。slim.utils.collect_named_outputs函数,输出net增多到collection。全部Block全体Residual
Unit聚成堆完,重回最终net作stack_blocks_dense函数结果。

创建ResNet通用arg_scope,定义函数参数暗许值。定义练习标志is_training暗许True,权重衰减速度weight_decay私下认可0.001。BN衰减速率暗中同意0.997,BN
epsilon暗许1e-5,BN
scale私下认可True。先安装好BN各式参数,通过slim.arg_scope设置slim.conv2d暗许参数,权重正则器设L2正则,权重开首化器设slim.variance_scaling_initializer(),激活函数设ReLU,规范化器设BN。最大池化padding格局私下认可设SAME(杂谈中用VALID),特征对齐更简短。多层嵌套arg_scope作结果回到。

概念大旨bottleneck残差学习单元。ResNet V2杂谈Full Preactivation Residual
Unit 变种。每层前都用Batch
诺玛lization,输入preactivation,不在卷积实行激活函数管理。参数,inputs输入,depth、depth_bottleneck、stride,outputs_collections收集end_points
collection,scope是unit名称。用slim.utils.last_dimension函数获取输入最终维度输出通道数,参数min_rank=4限定最少4个维度。slim.batch_norm
输入 Batch Normalization,用ReLU函数预激活Preactivate。

定义shorcut,直连x,假如残差单元输入通道数depth_in、输出通道数depth一致,用subsample,步长stride,inputs空间降采集样品,确认保障空间尺寸和残差一致,残差中间层卷积步长stride;假若不均等,用步长stride
1×1卷积改变通道数,变一致。

定义residual(残差),3层,1×1尺寸、步长1、输出通道数depth_bottleneck卷积,3×3尺寸、步长stride、输出通道数depth_bottleneck卷积,1×1尺码、步长1、出口通道数depth卷积,得最终residual,最终层未有正则项尚未激活函数。residual、shorcut相加,得最后结果output,用slim.utils.collect_named_outputs,结果增添collection,重回output函数结果。

概念生成ResNet
V2主函数。参数,inputs输入,blocks为Block类列表,num_classes最终输出类数,global_pool标识是或不是加最终一层全局平均池化,include_root_block标记是还是不是加ResNet互连网最前方7×7卷积、最大池化,reuse标识是还是不是重用,scope整个互连网名称。定义variable_scope、end_points_collection,通过slim.arg_scope设slim.con2d、bottleneck、stack_block_dense函数的参数outputs_collections默认end_points_colletion。根据include_root_block标志,创造ResNet最前头64出口通道步长2的7×7卷积,接步长2的3×3最大池化。七个增长幅度2层,图片尺寸缩短为49%。用stack_blocks_dense生成残差学习模块组,根据标识增添全局平均池化层,用tf.reduce_mean落成全局平均池化,功用比间接avg_pool高。依据是还是不是有分类数,增多输出通道num_classes1x1卷积(无激活函数无正则项),增添Softmax层输出互联网结果。用slim.utils.convert_to_dict
转化collection为Python dict。最后回到net、end_points。

50层ResNet,4个残差学习Blocks,units数量为3、4、6、3,总层数(3+4+6+3)x3+2=50。残差学习模块前,卷积、池化把尺寸降低4倍,前3个Blocks富含步长2层,总尺寸降低4×8=32倍。输入图片尺寸最终变224/32=7。ResNet不断用步长2层缩减尺寸,输出通道数持续扩充,到达2048。

152层ResNet,第二Block units数8,第三Block units数36。

200层ResNet,第二Block units数23,第三Block units数36。

评测函数time_tensorflow_run测验152层ResNet
forward质量。图片尺寸224×224,batch size 32。is_training
FLAG设False。resnet_v2_152成立互联网,time_tensorflow_run评测forward质量。耗时扩张一半,实用卷积神经互联网布局,协助超深网络磨炼,实际工业使用forward品质不差。

参考资料:
《TensorFlow实践》

接待付费咨询(150元每时辰),作者的微信:qingxingfengzi

http://www.bkjia.com/Pythonjc/1220094.htmlwww.bkjia.comtruehttp://www.bkjia.com/Pythonjc/1220094.htmlTechArticle学习笔记TF033:实现ResNet,tf033resnet
ResNet(Residual Neural Network),微软研讨院 Kaiming
He等4名华夏族提议。通过Residual Unit磨练152层深神经网络,ILSV…

瑞十讲师Schmidhuber(LSTM网络发明者,一九九两年)提议Highway
Network。消除极深神经网络难练习难点。修改每层激活函数,以前激活函数只是对输入非线性别变化换y=H(x,WH),Highway
NetWork保留一定比重原始输入x,y=H(x,WH)·T(x,WT)+x·C(x,WC),T转换周到,C保留周到,令C=1-T。后边一层新闻,一定比重不经过矩阵乘法和非线性别变化换,直接传输下一层。Highway
Network,gating
units学习决定网络音讯流,学习原始消息应封存比例。gating机制,Schmidhuber教师早年LSTM循环神经网络gating。几百上千层深Highway
Network,直接梯度下跌算法练习,同盟二种非线性激活函数,学习极深神经互联网。Highway
Network允许磨炼任意深度互联网,优化措施与网络深度独立。

ResNet
允许原始输入音讯一贯传输到后层。Degradation问题,不断加剧神经网络深度,正确率先上涨到达饱和,再下跌。ResNet灵感,用全等映射间接将前层输出传到后层。神经网络输入x,期望输出H(x),输入x直接传到输出作最早结果,学习目的F(x)=H(x)-x。ResNet残差学习单元(Residual
Unit),不再念书欧洲经济共同体输出H(x),只学习输出输入差异H(x)-x,残差。

ResNet,相当多旁路支线,输入直接连到后层,后层间接攻读残差,shortcut或connections。直接将输入音信绕道传到输出,尊敬新闻完整性,整个互联网只学习输入、输出差异,简化学习指标、难度。

两层残新式学习单元包罗多个一律输出通道数3×3卷积。三层残差网络用Network
In Network和英斯ption Net
1×1卷积。在中游3×3卷积前后都用1×1卷积,先降维再升维。借使输入输出维度不一样,对输入x线性映射调换维度,再接后层。

layername outputsize 18-layer 34-layer 50-layer 101-layer 152-layer
conv1 112×112 7×7,64,stride 2
conv2_x 56×56 3×3 max pool,stride 2
3×3,64×2 3×3,64×3 1×1,64×3 1×1,64×3 1×1,64×3
3×3,64 3×3,64 3×3,64 3×3,64 3×3,64
1×1,256 1×1,256 1×1,256
conv3_x 28×28 3×3,128×2 3×3,128×4 1×1,128×4 1×1,128×4 1×1,128×8
3×3,128 3×3,128 3×3,128 3×3,128 3×3,128
1×1,512 1×1,512 1×1,512
conv4_x 14×14 3×3,256×2 3×3,256×6 1×1,256×6 1×1,256×23 1×1,256×36
3×3,256 3×3,256 3×3,256 3×3,256 3×3,256
1×1,1024 1×1,1024 1×1,1024
conv5_x 7×7 3×3,512×2 3×3,512×3 1×1,512×3 1×1,512×3 1×1,512×3
3×3,512 3×3,512 3×3,512 3×3,512 3×3,512
1×1,2048 1×1,2048 1×1,2048
1×1 average pool,1000-d fc,softmax
FLOPs 1.8×10^9 3.6×10^9 3.8×10^9 7.6×10^9 11.3×10^9

ResNet结构,消除层数不断强化陶冶集基值误差增大现象。ResNet网络练习基值误差随层数增大逐步减小,测量检验集表现变好。谷歌(Google)借鉴ResNet,提议英斯ption
V4和Inception-ResNet-V2,ILSVRC错误率3.08%。《Identyty Mappings in Deep
Residual Networks》建议ResNet
V2。ResNet残差学习单元传播公式,前馈音讯和陈诉时域信号可径直传输。skip
connection 非线性激活函数,替换Identity
Mappings(y=x)。ResNet每层都用Batch Normalization。

施密德huber讲师,ResNet,未有gates
LSTM互联网,输入x传递到后层进度平素产生。ResNet等价揽胜极光NN,ResNet类似多层网络间集成方法(ensemble)。

《The Power of Depth for Feedforward Neural
Networks》,理论申明加深网络比加宽互联网更使得。

Tensorflow完毕ResNet。contrib.slim库,原生collections。collections.namedtuple设计ResNet基本Block模块组named
tuple,创设Block类,唯有数据结构,未有具体方法。标准Block,八个参数,scope、unit_fn、args。
Block(‘block1’, bottleneck, [(256, 64, 1)] * 2 + [(256, 64,
2)]),block1是Block名称(或scope),bottleneck是ResNet
V2残差学习单元。最终参数是Block
args,args是列表,各类成分对应bottleneck残差学习单元。前面多少个要素(256,
64, 1),第长富素(256, 64,
2),每一个成分都以安慕希tuple(depth,depth_bottleneck,stride)。(256, 64,
3)代表bottleneck残差学习单元(多个卷积层),第三层输出通道数depth
256,前两层输出通道数depth_bottleneck 64,中间层步长stride
3。残差学习单元结构[(1×1/s1,64),(3×3/s3,64),(1×1/s1,256)]。

降采样subsample方法,参数inputs(输入)、factor(采集样品因子)、scope。fator1,不做修改直接回到inputsx,不为1,用slim.max_pool2d最大池化完毕。1×1池化尺寸,stride步长,达成降采集样品。

定义conv2d_same函数创造卷积层,要是stride为1,用slim.conv2d,padding方式SAME。stride不为1,显式pad
zero。pad zero总的数量kernel_size-1
pad_beg为pad//2,pad_end为余下一些。tf.pad补零输入变量。已经zero
padding,只需padding情势VALID的slim.conv2d开立此卷积层。

概念堆集Blocks函数,参数net输入,blocks是Block class
列表。outputs_collections收集各end_points
collections。两层循环,每一个Block,每个Residual
Unit积聚。用七个tf.variable_scope命名残差学习单元block/unit_1形式。第2层循环,每个Block每个Residual
Unit
args,展开depth、depth_bottleneck、stride。unit_fn残差学习单元生成函数,顺序创造连接全体残差学习单元。slim.utils.collect_named_outputs函数,输出net增添到collection。全部Block全体Residual
Unit堆成堆完,再次来到最终net作stack_blocks_dense函数结果。

创建ResNet通用arg_scope,定义函数参数暗中认可值。定义陶冶标识is_training暗许True,权重衰减速度weight_decay暗中认可0.001。BN衰减速率暗中认可0.997,BN
epsilon默许1e-5,BN
scale暗中认可True。先安装好BN每一样参数,通过slim.arg_scope设置slim.conv2d暗中同意参数,权重正则器设L2正则,权重初阶化器设slim.variance_scaling_initializer(),激活函数设ReLU,标准化器设BN。最大池化padding情势私下认可设SAME(随想中用VALID),特征对齐更简便易行。多层嵌套arg_scope作结果再次回到。

概念大旨bottleneck残差学习单元。ResNet V2杂文Full Preactivation Residual
Unit 变种。每层前都用Batch
诺玛lization,输入preactivation,不在卷积进行激活函数管理。参数,inputs输入,depth、depth_bottleneck、stride,outputs_collections收集end_www.6799.com,points
collection,scope是unit名称。用slim.utils.last_dimension函数获取输入最后维度输出通道数,参数min_rank=4限定最少4个维度。slim.batch_norm
输入 Batch Normalization,用ReLU函数预激活Preactivate。

定义shorcut,直连x,假诺残差单元输入通道数depth_in、输出通道数depth一致,用subsample,步长stride,inputs空间降采集样品,确认保证空间尺寸和残差一致,残差中间层卷积步长stride;借使分歧,用步长stride
1×1卷积改造通道数,变一致。

定义residual(残差),3层,1×1尺码、步长1、出口通道数depth_bottleneck卷积,3×3尺寸、步长stride、输出通道数depth_bottleneck卷积,1×1尺寸、步长1、输出通道数depth卷积,得最终residual,最终层未有正则项尚未激活函数。residual、shorcut相加,得最终结果output,用slim.utils.collect_named_outputs,结果增多collection,重回output函数结果。

概念生成ResNet
V2主函数。参数,inputs输入,blocks为Block类列表,num_classes最终输出类数,global_pool标记是还是不是加最终一层全局平均池化,include_root_block标识是还是不是加ResNet互联网最终边7×7卷积、最大池化,reuse标记是还是不是重用,scope整个互连网名称。定义variable_scope、end_points_collection,通过slim.arg_scope设slim.con2d、bottleneck、stack_block_dense函数的参数outputs_collections默认end_points_colletion。根据include_root_block标识,创建ResNet最终面64输出通道步长2的7×7卷积,接步长2的3×3最大池化。多个升幅2层,图片尺寸缩短为1/4。用stack_blocks_dense生成残差学习模块组,依据标志增多全局平均池化层,用tf.reduce_mean落成全局平均池化,成效比直接avg_pool高。依据是还是不是有分类数,增多输出通道num_classes1x1卷积(无激活函数无正则项),增添Softmax层输出互连网结果。用slim.utils.convert_to_dict
转化collection为Python dict。最终回来net、end_points。

50层ResNet,4个残差学习Blocks,units数量为3、4、6、3,总层数(3+4+6+3)x3+2=50。残差学习模块前,卷积、池化把尺寸收缩4倍,前3个Blocks富含步长2层,总尺寸缩短4×8=32倍。输入图片尺寸最后变224/32=7。ResNet不断用步长2层缩减尺寸,输出通道数持续扩展,到达2048。

152层ResNet,第二Block units数8,第三Block units数36。

200层ResNet,第二Block units数23,第三Block units数36。

评测函数time_tensorflow_run测验152层ResNet
forward品质。图片尺寸224×224,batch size 32。is_training
FLAG设False。resnet_v2_152创设互连网,time_tensorflow_run评测forward质量。耗费时间扩展一半,实用卷积神经网络布局,帮衬超深互连网操练,实际工业应用forward质量不差。

参谋资料:
《TensorFlow实战》

迎接付费咨询(150元每小时),小编的微信:qingxingfengzi