1. 简介
SE Block并非一个完整的网络，而且一个子结构，可以嵌在其他分类或检测模型中 。SE Block的核心思想是通过网络根据loss去学习特征权重，使得有效的feature map权重更大，无效或效果小的feature map权重更小的方式去训练模型已达到更好的结果。它主要分为三部分：
Part1. Squeeze（压缩）操作：这一步骤通过全局平均池化（Global Average Pooling）将每个通道的空间信息（即高度和宽度）压缩成一个单独的值，从而获得一个包含所有通道全局信息的特征向量。这个向量的维度为1×1×C，其中C是通道数。
Part2. Excitation（激励）操作：在获得压缩后的特征向量后，通过两个全连接（Fully Connected，FC）层来预测每个通道的重要性权重。第一个FC层将特征向量的维度从C降低到C/r（r是降维比率），然后通过ReLU激活函数，第二个FC层再将维度从C/r增加回C。最后通过Sigmoid激活函数，得到每个通道的权重，这些权重反映了通道的重要性。
Part3. Scale（缩放）操作：将激励操作得到的通道权重应用到原始特征图上，每个通道的特征都乘以其对应的权重，从而对特征图进行重标定，增强了网络对有用特征的响应。
当然，SE block嵌在原有的一些分类网络中不可避免地增加了一些参数和计算量，但是在效果面前还是可以接受的。下面详细讲解其运算逻辑
2. 运算讲解
SE block示意图：
Step1： 卷积操作(即图中的 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> F t r F_{tr} </math>Ftr操作)
严格来讲这一步是转换操作，并不是SE block的一部分，就是一个标准的卷积操作。输入输出定义如下：
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"> F t r ： X → U , X ∈ R W ′ ∗ H ′ ∗ C ′ , U ∈ R W ∗ H ∗ W F_{tr}： X \rightarrow U, X \in R^{W' * H' * C'}, U \in R^{W * H * W} </math>Ftr：X→U,X∈RW′∗H′∗C′,U∈RW∗H∗W
计算公式就是常规的卷积操作，计算公式如下：
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"> u c = v c ∗ X = ∑ s = 1 C ′ v c s ∗ x s u_c = v_c * X = \sum ^{C'} _{s=1} v_c^{s} * x^s </math>uc=vc∗X=s=1∑C′vcs∗xs
其中， <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> v c v_c </math>vc 表示第c个卷积核， <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> x s x^s </math>xs 表示当前卷积核覆盖下的第s个输入， <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> C ′ C' </math>C′ 表示卷积核个数。
该操作得到了上图中左起第2个矩阵，其维度 = [H ,W, C]
Step2: <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> F s q F_{sq} </math>Fsq操作（即Squeenze操作）
该操作就是一个：global average pooling操作，公式如下：
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"> z c = F s q ( u c ) = 1 W ∗ H ∑ i = 1 W ∑ j = 1 H u c ( i , j ) z_c = F_{sq}(u_c) = {1 \over W*H} \sum ^{W}{i=1} \sum ^H{j=1} u_c(i, j) </math>zc=Fsq(uc)=W∗H1i=1∑Wj=1∑Huc(i,j)
这里使用代码进行一定的解释： 代码如下：
scss
x = torch.ones(size=(1, 2, 2, 3))
x[0][0][0][0] = 7
print("x = ", x)
avg_pool = torch.nn.AdaptiveAvgPool2d(1) # 全局平均池化
x_pool = avg_pool(x)
print("x_pool.shape = ", x_pool.shape)
print("x_pool = ", x_pool)输出结果： 计算的是每个通道的平均值，输出的shape=[1, 2, 1, 1]
这一步的结果相当于表明该层C个通道的数值分布情况，或者叫全局信息。
Step3: <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> F e x F_{ex} </math>Fex操作（即Excitation操作）
计算公式如下：
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"> s = s i g m o i d ( W 2 ∗ R e l u ( W 1 z ) ) s = sigmoid(W_2 * Relu(W_1 z)) </math>s=sigmoid(W2∗Relu(W1z))
其中的 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> z z </math>z表示上一步的 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> z z </math>z, <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> W 1 , W 2 W_1, W_2 </math>W1,W2 表示的是线性层。这里计算出来的 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> s s </math>s就是该模块的核心，用来表示各个channel的权重， 而且这个权重是通过前面这些全连接层和非线性层学习得到的，因此可以end-to-end训练。这两个全连接层的作用就是融合各通道的feature map信息，因为前面的squeeze都是在某个channel的feature map里面操作。
这里结合代码容易理解（即Pytorch实现SE模块）：
ini
class SELayer_2d(nn.Module):
def __init__(self, channel, reduction=16):
super(SELayer_2d, self).__init__()
self.avg_pool = torch.nn.AdaptiveAvgPool2d(1)
self.linear1 = nn.Sequential(
nn.Linear(channel, channel // reduction, bias=False),
nn.ReLU(inplace=True)
)
self.linear2 = nn.Sequential(
nn.Linear(channel // reduction, channel, bias=False),
nn.Sigmoid()
)
def forward(self, X_input):
b, c, _, _ = X_input.size() # shape = [32, 64, 2000, 80]
y = self.avg_pool(X_input) # shape = [32, 64, 1, 1]
y = y.view(b, c) # shape = [32,64]
# 第1个线性层（含激活函数），即公式中的W1，其维度是[channel, channer/16], 其中16是默认的
y = self.linear1(y) # shape = [32, 64] * [64, 4] = [32, 4]
# 第2个线性层（含激活函数），即公式中的W2，其维度是[channel/16, channer], 其中16是默认的
y = self.linear2(y) # shape = [32, 4] * [4, 64] = [32, 64]
y = y.view(b, c, 1, 1) # shape = [32, 64, 1, 1]， 这个就表示上面公式的s, 即每个通道的权重
return X_input*y.expand_as(X_input)测试代码：
ini
data = torch.ones((32, 64, 2000, 80))
se_2d = SELayer_2d(64)
data_out = se_2d.forward(data)
print("data_out = ", data_out.shape)Step4: <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> F s c a l e F_{scale} </math>Fscale操作
计算公式如下：
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block"> x ~ = F s c a l e ( u c , s c ) = s c ⋅ u c \widetilde {x} = F_{scale}(u_c, s_c) = s_c ·u_c </math>x =Fscale(uc,sc)=sc⋅uc
其中， <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> u c u_c </math>uc表示 <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> u u </math>u中的一个通道， <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> s c s_c </math>sc表示通道的权重。因此，相当于把每个通道的值乘以其权重。
代码即上述代码中的最后一行：
bash
# y.expand_as(X_input)表示将y扩张到和X_input一样的维度
X_input*y.expand_as(X_input) # 每个通道的值，乘以对应的权重附录：
论文：Squeeze-and-Excitation Networks
代码地址：github.com/hujie-frank...
PyTorch代码地址：github.com/miraclewkf/...
引用：
有参考添加链接描述，在此文章的理解上，增加了一些代码注释。