Xception网络结构详解与模型的搭建

学习前言

Xception是继Inception后提出的对Inception v3的另一种改进，学一学总是好的。

什么是Xception模型

Xception是谷歌公司继Inception后，提出的InceptionV3的一种改进模型，其改进的主要内容为采用depthwise separable convolution来替换原来Inception v3中的多尺寸卷积核特征响应操作。
在讲Xception模型之前，首先要讲一下什么是depthwise separable convolution。
对于一个卷积点而言：
假设有一个3×3大小的卷积层，其输入通道为16、输出通道为32。具体为，32个3×3大小的卷积核会遍历16个通道中的每个数据，最后可得到所需的32个输出通道，所需参数为16×32×3×3=4608个。
应用深度可分离卷积，用16个3×3大小的卷积核分别遍历16通道的数据，得到了16个特征图谱。在融合操作之前，接着用32个1×1大小的卷积核遍历这16个特征图谱，所需参数为16×3×3+16×32×1×1=656个。
可以看出来depthwise separable convolution可以减少模型的参数。

通俗地理解就是卷积核厚度只有一层，然后在输入张量上一层一层地滑动，所以一个卷积核就对应了一个输出通道，当卷积完成后，在利用1x1的卷积调整厚度。

不过Xception模型中的depthwise separable convolution和普通的不太一样，普通的depthwise separable convolution是先进行3x3操作再进行1x1操作（就好像mobileNet中的一样），而Xception模型中则是先进行1x1操作然后再进行3x3操作，中间为了保证数据不被破坏，没有添加relu层，而mobileNet添加了relu层。在建立模型的时候，可以使用Keras中的SeparableConv2D层建立相应的功能。
对于Xception模型而言，其一共可以分为3个flow，分别是Entry flow、Middle flow、Exit flow；分为14个block，其中Entry flow中有4个、Middle flow中有8个、Exit flow中有2个。具体结构如下：
其内部主要结构就是残差卷积网络搭配SeparableConv2D层实现一个个block，在Xception模型中，常见的两个block的结构如下。
这个主要在Entry flow和Exit flow中：
这个主要在Middle flow中：
Xception网络部分实现代码：