深度学习:转置卷积

什么是转置卷积(Transposed Convolution)

转置卷积,又称反卷积(Deconvolution)或上采样卷积(Upsampling Convolution),是一种卷积操作,通常用于生成式模型或图像处理任务中,以增加特征图的空间分辨率。转置卷积的目的是将低分辨率的特征图还原到较高分辨率,即进行空间上采样。

正常卷积操作回顾

在标准卷积操作中,卷积核在输入特征图上滑动,计算局部区域的加权和,从而生成输出特征图。假设我们有以下参数:

  • 输入特征图大小: ( H × W ) (H \times W ) (H×W)
  • 卷积核大小: ( K × K ) ( K \times K ) (K×K)
  • 步幅:( S )
  • 填充:( P )
输出特征图的大小为:

H o u t = H − K + 2 P S + 1 \] \[ H{out} = \\frac{H - K + 2P}{S} + 1 \] \[Hout=SH−K+2P+1

W o u t = W − K + 2 P S + 1 \] \[ W{out} = \\frac{W - K + 2P}{S} + 1 \] \[Wout=SW−K+2P+1

转置卷积的基本原理

转置卷积的操作可以被视为卷积的逆过程。其目的是将小的输入特征图扩展为更大的输出特征图。转置卷积通过插入零元素并使用卷积核计算来实现这一点。

转置卷积的计算步骤:

  • 插入零元素(Zero-Insertions):

    在输入特征图的元素之间插入零元素,增加特征图的尺寸。例如,假设步幅为 ( S ),在每个元素之间插入 ( S-1 ) 个零。

  • 填充(Padding):

    适当填充输入特征图,确保输出特征图具有预期的大小。通常填充策略与卷积核的大小和步幅相关。

  • 卷积操作:

    使用标准卷积操作在填充后的特征图上应用卷积核,生成输出特征图。

假设我们有以下参数:
  • 输入特征图大小: ( H i n × W i n ) ( H{in} \times W{in} ) (Hin×Win)
  • 卷积核大小: ( K × K ) ( K \times K ) (K×K)
  • 步幅:( S )
  • 填充:( P )

输出特征图的大小为:

H o u t = ( H i n − 1 ) × S − 2 P + K \] \[ H{out} = (H{in} - 1) \\times S - 2P + K \] \[Hout=(Hin−1)×S−2P+K

W o u t = ( W i n − 1 ) × S − 2 P + K \] \[ W{out} = (W{in} - 1) \\times S - 2P + K \] \[Wout=(Win−1)×S−2P+K

应用场景

转置卷积广泛应用于以下场景:

  • 生成对抗网络(GANs):在生成器中使用转置卷积将低维噪声向量转换为高维图像。
  • 图像超分辨率:从低分辨率图像重建高分辨率图像。
  • 语义分割:将特征图还原为输入图像的尺寸以生成像素级别的分类图。
通过转置卷积,我们可以有效地对图像进行空间上采样,实现不同的图像生成和重建任务。
相关推荐
爱分享的飘哥11 分钟前
第八十三章:实战篇:文 → 图:Prompt 控制图像生成系统构建——从“咒语”到“神作”的炼成!
人工智能·计算机视觉·prompt·文生图·stablediffusion·diffusers·text-to-image
ciku22 分钟前
Spring Ai Advisors
人工智能·spring·microsoft
努力还债的学术吗喽24 分钟前
【速通】深度学习模型调试系统化方法论:从问题定位到性能优化
人工智能·深度学习·学习·调试·模型·方法论
云边云科技1 小时前
零售行业新店网络零接触部署场景下,如何选择SDWAN
运维·服务器·网络·人工智能·安全·边缘计算·零售
audyxiao0011 小时前
为了更强大的空间智能,如何将2D图像转换成完整、具有真实尺度和外观的3D场景?
人工智能·计算机视觉·3d·iccv·空间智能
Monkey的自我迭代1 小时前
机器学习总复习
人工智能·机器学习
大千AI助手1 小时前
GitHub Copilot:AI编程助手的架构演进与真实世界影响
人工智能·深度学习·大模型·github·copilot·ai编程·codex
用户5191495848452 小时前
耶稣蓝队集体防护Bash脚本:多模块协同防御实战
人工智能·aigc
☺����2 小时前
实现自己的AI视频监控系统-第一章-视频拉流与解码1
人工智能·python·音视频
Black_Rock_br2 小时前
本地部署的终极多面手:Qwen2.5-Omni-3B,视频剪、音频混、图像生、文本写全搞定
人工智能·音视频