含并行连结的网络（GoogLeNet）

目录

1.GoogLeNet

2.代码

1.GoogLeNet

inception不改变高宽，只改变通道数。GoogLeNet也大量使用1*1卷积，把它当作全连接用。

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V3耗内存比较多，计算比较慢，但是精度比较准确。

2.代码

import torch 
from torch import nn
from torch.nn import functional as F
from d2l import torch as d2l

"""inceeption 块"""
class Unception(nn.Module):
    # c1--c4是每条路径的输出通道数
    def __init__(self,in_channels,c1,c2,c3,c4,**kwargs):
        super(Inception,self).__init__(**kwargs)
        # 线路1，单1x1卷积层
        self.p1_1=nn.Conv2d(in_channels,c1,kernel_size=1)
        # 线路2，1x1卷积层后接3x3卷积层
        self.p2_1=nn.Conv2d(in_channels,c2[0],kernel_size=1)
        self.p2_2=nn.Conv2d(c2[0],c2[1],kernel_size=3,padding=1)
        # 线路3，1x1卷积层后接5x5卷积层
        self.p3_1=nn.Conv2d(in_channels,c3[0],kernel_size=1)
        self.p2_1=nn.Conv2d(c3[0],c3[1],kernel_size=5,padding=2)
        # 线路4，3x3最大汇聚层后接1x1卷积层
        self.p4_1=nn.MaxPool2d(kernel_size=3,stride=1,padding=1)
        self.p4_2=nn.Conv2d(in_channels,c4,kernel_size=1)

    def forward(self,x):
        p1=F.relu(self.p1_1(x))
        p2=F.relu(self.p2_2(F.relu(self.p2_1(x))))
        p3=F.relu(self.p3_2(F.relu(self.p3_1(x))))
        p4=F.relu(self.p4_2(self.p4_1(x)))
        return torch.cat((p1,p2,p3,p4),dim=1)
        #批量大小的维度是0，通道数的维度是1，所以在输出通道的维度上叠加起来。


#为什么GoogLeNet这个网络如此有效呢？ 首先我们考虑一下滤波器（filter）的组合，它们可以用
#各种滤波器尺寸探索图像，这意味着不同大小的滤波器可以有效地识别不同范围的图像细节。 同时，
#我们可以为不同的滤波器分配不同数量的参数。



"""GoogLeNet模型"""
#逐一实现GoogLeNet的每个模块。第一个模块使用64个通道、7*7卷积层。
b1=nn.Sequential(nn.Conv2d(1,64,kernel_size=7,stride=2,padding=3),
                   #图片大小减半
                  nn.ReLU(),
                  nn.MaxPool2d(kernel_size=3,stride=2,padding=1))
                    #图片大小减半

#第二个模块使用两个卷积层：第一个卷积层是64个通道、1*1卷积层；第二个卷积层使用将通道数量
#增加三倍的3*3卷积层。 这对应于Inception块中的第二条路径。
b2=nn.Sequential(nn.Conv2d(64,64,kernel_size=1),
                   nn.ReLU(),
                   nn.Conv2d(64,192,kernel_size=3,padding=1)
                   nn.ReLU(),
                   nn.MaxPool2d(kernel_size=3,stride=2,padding=1))

#第三个模块串联两个完整的Inception块。
b3 = nn.Sequential(Inception(192, 64, (96, 128), (16, 32), 32),
                   Inception(256, 128, (128, 192), (32, 96), 64),
                   nn.MaxPool2d(kernel_size=3, stride=2, padding=1))


#第四模块更加复杂， 它串联了5个Inception块
b4 = nn.Sequential(Inception(480, 192, (96, 208), (16, 48), 64),
                   #输入的大小为第3模块最后输出的4条道路的通道数加起来
                   Inception(512, 160, (112, 224), (24, 64), 64),
                   Inception(512, 128, (128, 256), (24, 64), 64),
                   Inception(512, 112, (144, 288), (32, 64), 64),
                   Inception(528, 256, (160, 320), (32, 128), 128),
                   nn.MaxPool2d(kernel_size=3, stride=2, padding=1))


#第五模块包含两个Inception块。 其中每条路径通道数的分配思路和第三、第四模块中的一致，
#只是在具体数值上有所不同。第五模块的后面紧跟输出层，该模块同NiN一样使用全局平均汇聚层，
#将每个通道的高和宽变成1。 最后我们将输出变成二维数组，再接上一个输出个数为标签类别数的
#全连接层。
b5 = nn.Sequential(Inception(832, 256, (160, 320), (32, 128), 128),
                   Inception(832, 384, (192, 384), (48, 128), 128),
                   nn.AdaptiveAvgPool2d((1,1)),
                   nn.Flatten())

net = nn.Sequential(b1, b2, b3, b4, b5, nn.Linear(1024, 10))


#GoogLeNet模型的计算复杂，而且不如VGG那样便于修改通道数。 为了使Fashion-MNIST上
#的训练短小精悍，我们将输入的高和宽从224降到96，这简化了计算。下面演示各个模块输出
#的形状变化。
X = torch.rand(size=(1, 1, 96, 96))
for layer in net:
    X = layer(X)
    print(layer.__class__.__name__,'output shape:\t', X.shape)
"""结果输出：
Sequential output shape:     torch.Size([1, 64, 24, 24])
Sequential output shape:     torch.Size([1, 192, 12, 12])
Sequential output shape:     torch.Size([1, 480, 6, 6])
Sequential output shape:     torch.Size([1, 832, 3, 3])
Sequential output shape:     torch.Size([1, 1024])
Linear output shape:         torch.Size([1, 10])"""



""" 训练模型"""
#使用Fashion-MNIST数据集来训练我们的模型。在训练之前，我们将图片转换为96*96分辨率。
lr, num_epochs, batch_size = 0.1, 10, 128
train_iter, test_iter = d2l.load_data_fashion_mnist(batch_size, resize=96)
d2l.train_ch6(net, train_iter, test_iter, num_epochs, lr, d2l.try_gpu())
"""结果输出：
loss 0.262, train acc 0.900, test acc 0.886
3265.5 examples/sec on cuda:0"""

• Inception块相当于一个有4条路径的子网络。它通过不同窗口形状的卷积层和最大汇聚层来并行抽取信息，并使用1×1卷积层减少每像素级别上的通道维数从而降低模型复杂度。

• GoogLeNet将多个设计精细的Inception块与其他层（卷积层、全连接层）串联起来。其中Inception块的通道数分配之比是在ImageNet数据集上通过大量的实验得来的。

• GoogLeNet和它的后继者们一度是ImageNet上最有效的模型之一：它以较低的计算复杂度提供了类似的测试精度。