卷积神经网络中的卷积反卷积及池化计算公式、特征图通道数(维度)变化、卷积核大小与深度等概念解释

1.计算公式

设:
图像宽为W,高为H,通道数为C;
卷积核尺寸为K,通道数为D,个数为N;
卷积运算步长为S,0填充大小为P;
输入和输出量分别以1和2表示。

卷积:

W2 = (W1 - K + 2×P) / S + 1
H2 = (H1 - K + 2×P) / S + 1
C2 = N

反卷积:

W2 = (W1-1) × S + K - 2×P
H2 = (H2-1) × S + K - 2×P
C2 = N

池化:

W2 = (W1 - K) / S + 1.
H2 = (H1 - K) / S + 1.
C2 = C1

卷积、反卷积和池化操作均可改变图像尺寸大小,但池化操作不会改变图像的通道数,而卷积与反卷积通常会改变图像的通道数。

2.特征图通道数(维度)变化

经过卷积运算输出的特征图通道数仅由卷积核的个数决定,随各卷积层中卷积核的个数变化而变化,即C2=N,例如32×32×3经过5个5×5×3的卷积核运算后输出的特征图通道数即为5,如28×28×5。

3.卷积核大小与深度

卷积核通道数

卷积核的通道数只与输入图像的通道数有关,在进行卷积运算时,要求用于运算的卷积核的通道数应与输入图像的通道数一致,即D=C1,例如对32×32×3大小的输入图像进行卷积计算,卷积核通道数也为3,如5×5×3;

卷积核深度

卷积核深度就是卷积核的个数,每个卷积核中各通道与输入图像各通道相对应,所有通道同时分别进行运算,然后形成输出特征图其中的一个通道,多个卷积核运算后便形成多个通道,因此卷积核的深度也就是输出图像的通道数
再结合上一条,则卷积核的深度同时也决定了下一卷积层中卷积核的通道数,因为本卷积层输出图像就是下一层的输入图像;

最后附上一张动图帮助理解

卷积运算动态演示

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