pytorch代码实现之CoordConv卷积

CoordConv卷积

在深度学习领域,几乎没有什么想法能像卷积那样产生如此大的影响。对于任何涉及像素或空间表示的问题,普遍的直觉认为卷积神经网络可能是合适的。在本文中,我们通过看似平凡的坐标变换问题展示了一个惊人的反例,该问题只需要学习(x, y)笛卡尔空间中的坐标与单热像素空间中的坐标之间的映射。虽然卷积网络似乎适合这项任务,但我们表明它们失败得很明显。

CoordConv的工作原理是通过使用额外的坐标通道让卷积访问自己的输入坐标。在不牺牲普通卷积的计算和参数效率的情况下,CoordConv允许网络根据最终任务的需要学习完全的平移不变性或不同程度的平移依赖性。CoordConv解决了坐标变换问题,具有很好的泛化性,比convolution的参数少10-100倍,速度快150倍。

原文地址:An intriguing failing of convolutional neural networks and the CoordConv solution

代码实现:

matlab 复制代码
class AddCoords(nn.Module):
    def __init__(self, with_r=False):
        super().__init__()
        self.with_r = with_r

    def forward(self, input_tensor):
        """
        Args:
            input_tensor: shape(batch, channel, x_dim, y_dim)
        """
        batch_size, _, x_dim, y_dim = input_tensor.size()

        xx_channel = torch.arange(x_dim).repeat(1, y_dim, 1)
        yy_channel = torch.arange(y_dim).repeat(1, x_dim, 1).transpose(1, 2)

        xx_channel = xx_channel.float() / (x_dim - 1)
        yy_channel = yy_channel.float() / (y_dim - 1)

        xx_channel = xx_channel * 2 - 1
        yy_channel = yy_channel * 2 - 1

        xx_channel = xx_channel.repeat(batch_size, 1, 1, 1).transpose(2, 3)
        yy_channel = yy_channel.repeat(batch_size, 1, 1, 1).transpose(2, 3)

        ret = torch.cat([
            input_tensor,
            xx_channel.type_as(input_tensor),
            yy_channel.type_as(input_tensor)], dim=1)

        if self.with_r:
            rr = torch.sqrt(torch.pow(xx_channel.type_as(input_tensor) - 0.5, 2) + torch.pow(yy_channel.type_as(input_tensor) - 0.5, 2))
            ret = torch.cat([ret, rr], dim=1)

        return ret

class CoordConv(nn.Module):

    def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=1, stride=1, with_r=False):
        super().__init__()
        self.addcoords = AddCoords(with_r=with_r)
        in_channels += 2
        if with_r:
            in_channels += 1
        self.conv = Conv(in_channels, out_channels, k=kernel_size, s=stride)

    def forward(self, x):
        x = self.addcoords(x)
        x = self.conv(x)
        return x
相关推荐
QQ67658008几秒前
基于 PyTorch 的 VGG16 深度学习人脸识别检测系统的实现+ui界面
人工智能·pytorch·python·深度学习·ui·人脸识别
木木黄木木1 分钟前
Python制作史莱姆桌面宠物!可爱的
开发语言·python·宠物
张较瘦_5 分钟前
[论文阅读] 人工智能 | 用大语言模型解决软件元数据“身份谜题”:科研软件的“认脸”新方案
论文阅读·人工智能·语言模型
Blossom.11810 分钟前
量子通信:从科幻走向现实的未来通信技术
人工智能·深度学习·目标检测·机器学习·计算机视觉·语音识别·量子计算
平凡灵感码头15 分钟前
OpenAI 即将推出 GPT-5:开启多模态、持续记忆对话新时代
人工智能·gpt
软件测试小仙女26 分钟前
鸿蒙APP测试实战:从HDC命令到专项测试
大数据·软件测试·数据库·人工智能·测试工具·华为·harmonyos
胖哥真不错29 分钟前
Python基于方差-协方差方法实现投资组合风险管理的VaR与ES模型项目实战
python·毕业设计·课程设计·方差-协方差方法·投资组合风险管理·var与es模型
慧一居士33 分钟前
flask功能使用总结和完整示例
python
三花AI1 小时前
ComfyUI 子工作流功能:一次编辑全局更新
人工智能
大模型铲屎官1 小时前
【深度学习-Day 23】框架实战:模型训练与评估核心环节详解 (MNIST实战)
人工智能·pytorch·python·深度学习·大模型·llm·mnist