DL Homework 8

目录

[习题5-2 证明宽卷积具有交换性, 即公式(5.13).](#习题5-2 证明宽卷积具有交换性, 即公式(5.13).)

[习题5-4 对于一个输入为100 × 100 × 256的特征映射组, 使用3 × 3的卷积核, 输出为100 × 100 × 256的特征映射组的卷积层, 求其时间和空间复杂度. 如果引入一个1 × 1卷积核, 先得到100 × 100 × 64的特征映射, 再进行3 × 3的卷积, 得到100 × 100 × 256的特征映射组, 求其时间和空间复杂度.](#习题5-4 对于一个输入为100 × 100 × 256的特征映射组, 使用3 × 3的卷积核, 输出为100 × 100 × 256的特征映射组的卷积层, 求其时间和空间复杂度. 如果引入一个1 × 1卷积核, 先得到100 × 100 × 64的特征映射, 再进行3 × 3的卷积, 得到100 × 100 × 256的特征映射组, 求其时间和空间复杂度.)

[习题5-5 对于一个二维卷积, 输入为3 × 3, 卷积核大小为2 × 2, 试将卷积操作重写为仿射变换的形式. 参见公式(5.45) .](#习题5-5 对于一个二维卷积, 输入为3 × 3, 卷积核大小为2 × 2, 试将卷积操作重写为仿射变换的形式. 参见公式(5.45) .)

​编辑

[习题5-7 忽略激活函数,分析卷积网络中卷积层的前向计算和反向传播是一种转置关系](#习题5-7 忽略激活函数,分析卷积网络中卷积层的前向计算和反向传播是一种转置关系)

[习题5-8 在空洞卷积中, 当卷积核大小为𝐾, 膨胀率为𝐷时, 如何设置零填充𝑃的值以使得卷积为等宽卷积 .](#习题5-8 在空洞卷积中, 当卷积核大小为𝐾, 膨胀率为𝐷时, 如何设置零填充𝑃的值以使得卷积为等宽卷积 .)


习题5-2 证明宽卷积具有交换性, 即公式(5.13).

给定图像和卷积核对图像X进行零填充,两端各补 和 个零,得到全填充图像

图像X和卷积核W的宽卷积定义为

图像X和卷积核W有固定长度时,它们的宽卷积具有交换性:
rot180()表示旋转180度

交换性证明:

同时推导一下,我们发现:

所以我们从证明变成证明即可

由此可见,交换性成立!照片感觉在这里展示不太好看,但是毕竟弄了大半天的东西。把照片源文件放进来可以自行下载观看

习题5-4 对于一个输入为100 × 100 × 256的特征映射组, 使用3 × 3的卷积核, 输出为100 × 100 × 256的特征映射组的卷积层, 求其时间和空间复杂度. 如果引入一个1 × 1卷积核, 先得到100 × 100 × 64的特征映射, 再进行3 × 3的卷积, 得到100 × 100 × 256的特征映射组, 求其时间和空间复杂度.

时间复杂度:因为映射后的图像的每一个像素都是经过卷积计算而来的,由这个想法开始,我们首先计算最后输出的图像像素点个数为个,并且卷积核大小为,卷积核组是由256个卷积核构成的,所以每个像素点需要经过次乘法运算(这里时间复杂度同代码,所以不考虑加法的效率)所以最好一共需要的时间效率为

空间复杂度为,因为这里考虑的都为代码过程的时间空间复杂度.

同理可以很容易求得另一组的答案如下:

时间复杂度:

空间复杂度:

习题5-5 对于一个二维卷积, 输入为3 × 3, 卷积核大小为2 × 2, 试将卷积操作重写为仿射变换的形式. 参见公式(5.45) .

关于这个问题之前的博客就提到过一些,但哪个时候就比较随性(不是好的习惯)了解的还不够透彻,经过老师上课的讲解对展开放射变化了解更为深刻了,首先引用鱼书中这一部分的讲解

鱼书很明确的指出了,将滤波器展开为1列,那矩阵到底怎么展开呢,通过题目就可以很容易的明确了。

经过卷积操作仿射变化后,X,W变为如下:

Y = X * W

这是鱼书中的例子,但是事实上还存在另一种放射变化,老师讲的不同于鱼书,将X拉成一列如下:


Y = W * X

两种仿射变化都是对的只是变现的形式不同罢了~

习题5-7 忽略激活函数,分析卷积网络中卷积层的前向计算和反向传播是一种转置关系

以一个3×3的卷积核为例,输入为X输出为Y

将4×4的输入特征展开为16×1的矩阵,y展开为4×1的矩阵,将卷积计算转化为矩阵相乘

因为:;并且即

所以:

对比正向: ,所以两者是一种转置关系。

习题5-8 在空洞卷积中, 当卷积核大小为𝐾, 膨胀率为𝐷时, 如何设置零填充𝑃的值以使得卷积为等宽卷积 .

首先对于普通的卷积操作,输出特征图的大小由以下公式给出:

而在空洞卷积中,由于引入了膨胀率,上述公式需要做相应调整。空洞卷积的输出特征图大小的计算公式如下:

现在我们来解决问题,假设我们希望进行等宽卷积,即输入特征图的大小与输出特征图的大小相同。因此,我们可以令输出特征图的大小等于输入特征图的大小:

将这个等式代入空洞卷积的输出特征图大小计算公式中,可以得到:

接下来,我们可以解出零填充P的值:

PS:这两周大作业有点多,选修课还都结课,反向传播算法的手推,不太想随便糊弄一个,抄一抄没啥效果,所以手推的过程放在下周赶时间做一个,单独会再发个博客~

相关推荐
美狐美颜sdk8 分钟前
视频美颜SDK中的YUV与RGBA格式有什么区别?直播APP开发解析
人工智能·计算机视觉·音视频·美颜sdk·直播美颜sdk·视频美颜sdk
jimmyleeee20 分钟前
Agent安全之七:当智能体之间开始“互相信任”------深入理解 OWASP ASI07 不安全的智能体间通信
人工智能·安全
二哈赛车手21 分钟前
新人笔记---hermes定时功能设计,具体讲解以及可优化点
java·人工智能·笔记·spring·ai·typescript
Fluxproxy22 分钟前
大模型批量数据采集:AI 自动化工作流搭建实战
大数据·人工智能·自动化
AAwangzong24 分钟前
AI时代RPA技术解析:如何构建兼顾流程执行与智能决策的自动化平台?
人工智能·经验分享·rpa·智能体
达达表哥32 分钟前
AI综合站商业分发系统v3.1纯净版发布 附完整安装教程(排版修正版)
人工智能
众壹新能源科技1 小时前
逆变器直流开关柜温度监测与预防:红外巡检发现3个120度热点
运维·人工智能·自动化
NeoGressAI外贸数字化1 小时前
外贸独立站robots.txt怎么写:6个AI爬虫放行规则
人工智能·爬虫
米软科技1 小时前
数字化转型:多元化集团如何构建高效的AI数字化中台?
大数据·人工智能