深度学习网络结构大全

1 Lenet

7层：卷积+下采样+卷积+下采样+全连接+全连接+全连接
可以很好的进行数字识别
第一次运用卷积神经网络
参考：(39条消息) 详解深度学习之经典网络架构（一）：LeNet_chenyuping333的博客-CSDN博客_lenet网络结构详解
https://blog.csdn.net/chenyuping333/article/details/82177677

1 Alexnet

5层卷积+3层全连接

参考：
(39条消息) 图像识别-AlexNet网络结构详解_算法之美-CSDN博客_alexnet网络结构详解
https://blog.csdn.net/weixin_44222014/article/details/106250687

3 VGG16

13个卷积层+3个全连接层

4 GoogleNet模块化的开端

(1) 最终的架构包含了这些叠在一起的初始模块的多个。甚至在GoogleNet中，训练也略有不同，因为大多数最顶层都有自己的输出层。这种细微差别有助于模型更快地收敛，因为对于层本身有联合训练和并行训练。

(2) 在 GoogLeNet 上开始出现了分支，而不是一条线连到底，这是最直观的差异，也被称作 Inception module，如下图所示。从图中可以看到， 每个 module 中采用了不同 size 的 kernel，然后在将特征图叠加(用的是通道维度的结合，不是相加)，实际上起到了一个图像金字塔的作用，即 所谓的 multiple resolution。

(3) 有很多 1x1 的卷积核，这里的1x1的卷积操作与之前讲到是不一样的，这里利用它来改变 output 的 channel, 具体说这里是减少 channel 数，从而达到减少计算的目的。

(4) 用 Global Ave Pool 取代 FC。下图可以看到，对于 FC ，超参数的个数为 7x7x1024x1024=51.3M，但是换成 Ave Pool之后，超参数变为0，所以这里可以起到防止过拟合的作用，另外作者发现采用 Ave Pool 之后，top-1的精度提高了大概0.6%。但是需要注意的是，在 GoogLeNet 中并没有完全取代 FC。

(5) 采用了辅助分类器。整个模型有三个 output（之前的网络都只有一个 output），这里的多个 output 仅仅在训练的时候用，也就是说测试或者部署的时候仅仅用最后一个输出。在训练的时候，将三个输出的loss进行加权平均，weight=0.3, 通过这种方式可以缓解梯度消失，同时作者也表示有正则化的作用。其实这个思想有点类似于传统机器学习中的投票机制，最终的结果由多个决策器共同投票决定，这个在传统机器学习中往往能提升大概2%的精度。

[1] (39条消息) 深度学习中的经典基础网络结构（backbone）总结_生命在于折腾！-CSDN博客_backbone网络
https://blog.csdn.net/kuweicai/article/details/102789420?utm_medium=distribute.pc_aggpage_search_result.none-task-blog-2_{aggregatepage}first_rank_v2~rank_aggregation-4-102789420.pc_agg_rank_aggregation&utm_term=%E7%BB%8F%E5%85%B8%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E6%A8%A1%E5%9E%8B%E7%BB%93%E6%9E%84%E6%80%BB%E7%BB%93&spm=1000.2123.3001.4430

5 Resnet

(1) 我们之前提 ResNet 将深度学习推到了新的高度，因为它首次将错误率降到比人类还低的水平，网络深度甚至达到1202层,所以它具有里程碑式的意义。文章中作者提出了多种不同深度的结构，其中50,101和152层的网络后来用的比较多。

(2) ResNet 的核心思想是采用了 identity shortcut connection。前面我们提到，已经得出了结论，加深网络深度有助于提高模型精度，那什么不直接干到几千几万层？这里的原因很多，抛开计算资源和数据集的原因，还有一个很重要的原因是梯度消失。在最开始,比如在 LeNet 那个年代，也就几层网络，当网络更深的时候便会出现精度不升反降的现象，后来我们知道是因为梯度下降导致学习率下降甚至停滞，而到了 VGG 和 GoogLeNet 的年代，我们有了 ReLU，有了更好的初始化方法，有了 BN，但是如下面第一幅图所示，当深度达到50多层时，问题又出现了了，所以激活函数或者初始化方法仅仅是缓解了梯度消失，让网络的深度从几层推移到了二十多层，而如何让网络更深，正是 ResNet 被提出的原因。GoogLeNet 中我们提到采用辅助分类器的方式来解决梯度消失的问题，而 ResNet 是另一种思路，虽然这个思路并非由凯明首创，但是确实取得了很好的效果。

(3) 下图对比了 VGG-19 和 34层的 ResNet，可以看到 ResNet 的 kernel channel 比 VGG-19 少很多，另一个就是 ResNet 中已经没有 FC 了, 而是用的 Ave Pool，这点在 GoogLeNet 中已经提到过。下面的 VGG-19 的 FLOPs 是 19.6 biliion， 而下面的 34 层的 ResNet 仅仅只有3.6 billion，即使是152层的 ResNet152 也才 11.6 billion。另外还可以发现在 ResNet 中只有开头和结尾的位置有 pooling 层，中间是没有的，这是因为 ResNet 中间采用了 stride 为2的卷积操作，取代了 pooling 层的作用

（4）另外上图中需要注意的是，shortcut 有虚线和实线之分，实际上虚线的地方是因为用了 stride 为2的conv，因此虚线连接的 input 和 output 的 size 是不一样大的，因此没法直接进行 element wise addition，所以虚线表示并非是直接相连，而是通过了一个 conv 去完成了 resize 的操作，是相加的两个输入有相同的 size。
还一点是，之前在 VGG 和 GoogLeNet 中都采用3x3的conv，但是我们看到在 ResNet 中又用回了7x7的 conv。上图中 VGG-19用的4个 3x3, 而 ResNet 用的一个 7x7, 我觉得主要还是因为 ResNet 的 channel 数比较小，因此大的 kernel size 也不会使计算量变的很大（和 VGG-19 的4个 conv 比，计算量更小），而且可以获得较大的感受野。

（5）两个特征图用的是相加，GoogleNet用的是拼接

[1] (39条消息) 深度学习中的经典基础网络结构（backbone）总结_生命在于折腾！-CSDN博客_backbone网络
https://blog.csdn.net/kuweicai/article/details/102789420?utm_medium=distribute.pc_aggpage_search_result.none-task-blog-2_{aggregatepage}first_rank_v2~rank_aggregation-4-102789420.pc_agg_rank_aggregation&utm_term=%E7%BB%8F%E5%85%B8%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E5%AD%A6%E4%B9%A0%E6%A8%A1%E5%9E%8B%E7%BB%93%E6%9E%84%E6%80%BB%E7%BB%93&spm=1000.2123.3001.4430

6 轻量化网络实现

7 Squeezenet

通过改变卷积核大小，来降低参数量，实际上计算量没有改变

SqueezeNet 的主要思想如下：

（1）多用 1x1 的卷积核，而少用 3x3 的卷积核。因为 1x1 的好处是可以在保持 feature map size 的同时减少 channel。
（2）在用 3x3 卷积的时候尽量减少 channel 的数量，从而减少参数量。
（3）延后用 pooling，因为 pooling 会减小 feature map size，延后用 pooling， 这样可以使 size 到后面才减小，而前面的层可以保持一个较大的 size，从而起到提高精度的作用。

8 Mobilenet(深度可分离卷积)

用了两步，进下了卷积方面的优化
第一步33进行分组卷积，不改变通道数，参数量331输入channel
第二步11 进行卷积，改变通道数参数量11输入channel输出channel
传统的参数量 33输入channel*输出channel

（1）MobileNet 是通过优化卷积操作来达到轻量化的目的的，具体来说，文中通过 Deepwise Conv（其实是Deepwise Conv + Pointwise Conv）代替原始的卷积操作实现，从而达到减少计算的目的（通常所使用的是 3×3 的卷积核，计算量会下降到原来的九分之一到八分之一）。如下图所示。
（2）这一变换来达到减少参数量和计算量的目的。

9 ShuffleNet(分组卷积)

ShuffleNet 是 Xiangyu Zhang(旷视)等人于2017年在 ShuffleNet: An Extremely Efficient Convolutional Neural Network for Mobile Devices 中提出来的。ShuffleNet 的核心思想是对卷积进行分组，从而减少计算量，但是由于分组相当于将卷积操作局限在某些固定的输入上，为了解决这个问题采用 shuffle 操作将输入打乱，从而解决这个问题。

12 注意力机制模型Residual Attention Network

注意力就是为正常的CNN前馈过程加一层权重（可以是对应每层CNN），但是没想到本文还融入了残差设计，并解释了为什么只添加mask在深层之后会导致性能下降。
[1] [论文笔记] Residual Attention Network - 知乎
https://zhuanlan.zhihu.com/p/128977244

二 目标识别

1 Faster-RCNN

2 YOLOV4