Grad-CAM简介-网络 热力图分析

论文名称：Grad-CAM: Visual Explanations from Deep Networks via Gradient-based Localization
论文下载地址：https://arxiv.org/abs/1610.02391
推荐代码（Pytorch）：https://github.com/jacobgil/pytorch-grad-cam
bilibili视频讲解：https://b23.tv/1kccjmb

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原文链接：https://blog.csdn.net/qq_37541097/article/details/123089851

对于常用的深度学习网络（例如CNN），普遍认为是个黑盒可解释性并不强（至少现在是这么认为的），它为什么会这么预测，它关注的点在哪里，我们并不知道。很多科研人员想方设法地去探究其内在的联系，也有很多相关的论文。今天本文简单聊一聊Grad-CAM，这并不是一篇新的文章，但很有参考意义。通过Grad-CAM我们能够绘制出如下的热力图（对应给定类别，网络到底关注哪些区域）。Grad-CAM(Gradient-weighted Class Activation Mapping)是CAM(Class Activation Mapping)的升级版（论文3.1节中给出了详细的证明），Grad-CAM相比与CAM更具一般性。CAM比较致命的问题是需要修改网络结构并且重新训练，而Grad-CAM完美避开了这些问题。本文不对CAM进行讲解，有兴趣的小伙伴自行了解。

作者的想法还是比较简单的，参见下图。这里我们简单看下Image Classification任务，首先网络进行正向传播，得到特征层A AA（一般指的是最后一个卷积层的输出）和网络预测值y yy（注意，这里指的是softmax激活之前的数值）。假设我们想看下网络针对Tiger Cat这个类别的感兴趣区域，假设网络针对Tiger Cat类别的预测值为y c y^cy 
c
 。接着对y c y^cy 
c
 进行反向传播，能够得到反传回特征层A AA的梯度信息A ˊ \acute{A} 
A
ˊ
 。通过计算得到针对特征层A AA每个通道的重要程度，然后进行加权求和通过R e L U ReLUReLU就行了，最终得到的结果即是Grad-CAM。

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