上采样方法原理简介

在做图像分割的时候，需要对图像进行像素级别的分类，因此在卷积提取到抽象特征后需要通过上采样将feature map还原到原图大小。常见的上采样方法有双线性插值、转置卷积、上采样（unsampling）和上池化（unpooling）。其中前两种方法较为常见，后两种用得较少。下面对其进行简单介绍。

1、双线性插值

双线性插值，又称为双线性内插。在数学上，双线性插值是对线性插值在二维直角网格上的扩展，用于对双变量函数（例如 x 和 y）进行插值。其核心思想是在两个方向分别进行一次线性插值。

假设我们想得到未知函数 f 在点 P = (x, y) 的值，假设我们已知函数 f 在 Q11 = (x1, y1)、Q12 = (x1, y2), Q21 = (x2, y1) 以及 Q22 = (x2, y2) 四个点的值。

首先在 x 方向进行线性插值，得到:

然后在 y 方向进行线性插值，得到 f(x, y):

在FCN中上采样用的就是双线性插值。

2、转置卷积

在上面的双线性插值方法中不需要学习任何参数。而转置卷积就像卷积一样需要学习参数，关于转置卷积的具体计算可以参见一文搞懂反卷积，转置卷积。

转置卷积，下面的为输入feature map

3、unsampling和unpooling

unsampling和unpooling可以通过一个图来简单理解：

其中右侧为unsampling，可以看出unsampling就是将输入feature map中的某个值映射填充到输出上采样的feature map的某片对应区域中，而且是全部填充的一样的值。

上池化

unpooling的操作与unsampling类似，区别是unpooling记录了原来pooling是取样的位置，在unpooling的时候将输入feature map中的值填充到原来记录的位置上，而其他位置则以0来进行填充。

参考
上采样，反卷积，上池化概念区别
一文搞懂反卷积，转置卷积