一、簡(jiǎn)介

nn.ConvTranspose2d 是 PyTorch 中的一個(gè)模塊，用于實(shí)現(xiàn)二維轉(zhuǎn)置卷積（也稱為反卷積或上采樣卷積）。

轉(zhuǎn)置卷積通常用于生成比輸入更大的輸出，例如在生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GANs）和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNNs）的解碼器部分。

二、語(yǔ)法和參數(shù)

語(yǔ)法

torch.nn.ConvTranspose2d(in_channels, out_channels, kernel_size, stride=1, padding=0, output_padding=0, groups=1, bias=True, dilation=1, padding_mode='zeros')

參數(shù)

• in_channels: 輸入通道的數(shù)量。
• out_channels: 輸出通道的數(shù)量。
• kernel_size: 卷積核的大小，可以是單個(gè)整數(shù)或是一個(gè)包含兩個(gè)整數(shù)的元組。
• stride: 卷積的步長(zhǎng)，默認(rèn)為1?？梢允菃蝹€(gè)整數(shù)或是一個(gè)包含兩個(gè)整數(shù)的元組。
• padding: 輸入的每一邊補(bǔ)充0的數(shù)量，默認(rèn)為0。
• output_padding: 輸出的每一邊額外補(bǔ)充0的數(shù)量，默認(rèn)為0。用于控制輸出的大小。
• groups: 將輸入分成若干組，默認(rèn)為1。
• bias: 如果為True，則會(huì)添加偏置，默認(rèn)為True。
• dilation: 卷積核元素之間的間距，默認(rèn)為1。
• padding_mode: 可選的填充模式，包括 ‘zeros’, ‘reflect’, ‘replicate’ 或 ‘circular’。默認(rèn)為 ‘zeros’。

三、實(shí)例

3.1 創(chuàng)建基本的ConvTranspose2d層

• 代碼

import torch
import torch.nn as nn

# 定義 ConvTranspose2d 模塊
conv_transpose = nn.ConvTranspose2d(in_channels=1, out_channels=1, kernel_size=3, stride=2, padding=1)

# 創(chuàng)建一個(gè)示例輸入張量
input_tensor = torch.randn(1, 1, 4, 4)

# 通過(guò) ConvTranspose2d 模塊計(jì)算輸出
output_tensor = conv_transpose(input_tensor)

print("輸入張量的形狀:", input_tensor.shape)
print("輸出張量的形狀:", output_tensor.shape)

• 輸出

輸入張量的形狀: torch.Size([1, 1, 4, 4])
輸出張量的形狀: torch.Size([1, 1, 7, 7])

3.2 使用多個(gè)輸出通道的ConvTranspose2d

• 代碼

import torch
import torch.nn as nn

# 定義 ConvTranspose2d 模塊，具有多個(gè)輸出通道
conv_transpose = nn.ConvTranspose2d(in_channels=1, out_channels=3, kernel_size=3, stride=2, padding=1)

# 創(chuàng)建一個(gè)示例輸入張量
input_tensor = torch.randn(1, 1, 4, 4)

# 通過(guò) ConvTranspose2d 模塊計(jì)算輸出
output_tensor = conv_transpose(input_tensor)

print("輸入張量的形狀:", input_tensor.shape)
print("輸出張量的形狀:", output_tensor.shape)

• 輸出

輸入張量的形狀: torch.Size([1, 1, 4, 4])
輸出張量的形狀: torch.Size([1, 3, 7, 7])

四、注意事項(xiàng)

• output_padding 參數(shù)并不是直接決定輸出的大小，而是用來(lái)補(bǔ)償可能由于卷積參數(shù)導(dǎo)致的輸出尺寸誤差。
• 當(dāng) stride > 1 時(shí)，可能需要調(diào)整 padding 和 output_padding 以獲得期望的輸出尺寸。
• 轉(zhuǎn)置卷積容易產(chǎn)生棋盤效應(yīng)，可以通過(guò)調(diào)整超參數(shù)或使用不同的上采樣方法來(lái)緩解。

五、附錄：轉(zhuǎn)置卷積輸出特征圖的計(jì)算

轉(zhuǎn)置卷積的輸出特征圖大小可以通過(guò)以下公式計(jì)算：

其中：

• (I) 是輸入特征圖的大小（高度或?qū)挾龋?/li>
• (S) 是步長(zhǎng) (stride)。
• (P) 是填充 (padding)。
• (K) 是卷積核的大小 (kernel_size)。
• Output padding 是 output_padding 參數(shù)。

例子

假設(shè)輸入特征圖大小為 I = 4，步長(zhǎng) S = 2，填充 P = 1，卷積核大小 K = 3，output_padding = 1，則輸出特征圖的大小為：

因此，輸出特征圖的大小為 8。

這個(gè)公式可以幫助理解 nn.ConvTranspose2d 中各種參數(shù)對(duì)輸出特征圖大小的影響。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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