使用keras時input_shape的維度表示問題說明
Keras提供了兩套后端,Theano和Tensorflow,不同的后端使用時維度順序dim_ordering會有沖突。
對于一張224*224的彩色圖片表示問題,theano使用的是th格式,維度順序是(3,224,224),即通道維度在前,Caffe采取的也是這種方式。而Tensorflow使用的是tf格式,維度順序是(224,224,3),即通道維度在后。
Keras默認(rèn)使用的是Tensorflow。我們在導(dǎo)入模塊的時候可以進(jìn)行查看,也可以切換后端。
為了代碼可以在兩種后端兼容,可以通過data_format參數(shù)進(jìn)行維度順序的設(shè)定,data_format='channels_first',對應(yīng)“th”,data_format='channels_last',對應(yīng)“tf”。
補(bǔ)充知識:Tensorflow Keras 中input_shape引發(fā)的維度順序沖突問題(NCHW與NHWC)
以tf.keras.Sequential構(gòu)建卷積層為例:
tf.keras.layers.Conv2D(10, 3, input_shape=(2, 9, 9),padding='same',activation=tf.nn.relu,kernel_initializer='glorot_normal', bias_initializer='glorot_normal'),
這是一個簡單的卷積層的定義,主要看input_shape參數(shù):
這是用來指定卷積層輸入形狀的參數(shù),由于Keras提供了兩套后端,Theano和Tensorflow,不同的后端使用時對該參數(shù)所指代的維度順序dim_ordering會有沖突。
Theano(th):
NCHW:順序是 [batch, in_channels, in_height, in_width]
Tensorflow(tf):keras默認(rèn)使用這種方式
NHWC:順序是 [batch, in_height, in_width, in_channels]
即對于上述input_shape=(2, 9, 9)來說:我們先忽略batch,2會被解析為通道數(shù),矩陣大小為9*9,符合我們預(yù)期。而tf會將矩陣大小解析為2 * 9 ,且最后一位9代表通道數(shù),與預(yù)期不符。
解決
法一:
在卷積層定義中加入?yún)?shù)來讓keras在兩種后端之間切換:
data_format='channels_first':代表th
data_format='channels_last':代表tf
但是該法在某些時候不成功會報錯:
或許是cpu電腦導(dǎo)致的,只支持NHWC即tf模式。
只能修改相應(yīng)文件的配置來使其支持NCHW,參考這里
法二:(推薦)
使用tf.transpose函數(shù)進(jìn)行高維數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)置(維度大于2,軸的轉(zhuǎn)換)
如將上述(2,9,9)轉(zhuǎn)為(9,9,2)并且是以2為通道數(shù),即矩陣為9*9,而不是像reshape函數(shù)簡單的調(diào)整維度,若使用reshape函數(shù)來轉(zhuǎn)換,只會得到通道數(shù)為9,矩陣為9 * 2的數(shù)據(jù)。
tf.transpose(待轉(zhuǎn)矩陣,(1,2,0))
解釋:
其中0,1,2…是原矩陣維度從左到右軸的標(biāo)號,即(2,9,9)中三個維度分別對應(yīng)標(biāo)號0,1,2。而調(diào)整過后將標(biāo)號順序變?yōu)?,2,0 即是把表通道數(shù)的軸置于最后,這樣轉(zhuǎn)置后的矩陣就滿足了keras的默認(rèn)tf后端。即可正常訓(xùn)練。
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