AI一点通：卷积神经网络的输出节点大小如何计算？全连接层必要输入大小如何设置

在使用卷积网络（CNN）时，一个步骤是计算经过卷积和池化步骤后的输出大小，以便我们可以将输出连接到一个完全收集的线性层。

以Pytorch中的一维CNN为例，

 self.conv1 = nn.Conv1d(in_channels=1, out_channels=64, kernel_size=3, padding=1)

重要的参数包括input_channels，这里我们设置为1，但它可以根据你拥有的特征数量而多于1。在二维图像案例中，输入通道可以是RGB，在一维数据案例中，可以是时间序列问题中的多个传感器测量值。output_channels由我们在卷积中使用的滤波器数量决定，在我们的例子中，我们将其设置为64，意味着我们正在使用64个滤波器。kernel_size是我们使用的卷积滤波器的大小。padding用于调整空间分辨率。

所以，这个一维卷积模块的总输出大小等于out_channels乘以每个滤波器的输出大小。计算每个滤波器确切输出大小的公式是：

从公式中，我们可以看到它受到许多因素的影响，包括每个通道（在我们的例子中是1个通道）的序列输入大小、核心大小、填充大小和步长大小（通常设置为1）。

卷积层中的填充：

填充指的是在执行卷积操作之前向输入数据添加额外元素（通常是零）。
这样做是为了控制卷积层输出的大小。

填充的效果：

填充的主要目的是允许控制输出张量的空间维度（在本例中为长度）。
通过填充，你可以保持输入的大小，增加它，或控制它减少的量。
特别是，填充可以用来确保层的输出大小与输入大小相同，这在许多CNN架构中很常见，以保持输入通过网络层的空间分辨率。

填充值为1：

填充值为1意味着在输入的每一侧添加一个填充元素。
在一维卷积的背景下，这会在输入序列的开始和结束添加一个零值元素。
例如，如果你的输入序列是[a, b, c, d]，在padding=1的情况下，它在卷积操作应用之前实际上变成了[0, a, b, c, d, 0]。

对输出大小的影响：
当核心大小为3且填充为1（如你的例子所示）时，卷积层将产生一个与输入长度相同的输出。这是因为填充补偿了由于卷积操作而可能发生的尺寸减少。

使用上述公式，我们可以获得每个输入序列的输出大小。在我们的例子中，由于核心大小为3，将填充设置为1，将使每个输入序列的输出大小与输入大小相同，很简单。在Pytorch中，我们也可以设置padding=‘same’，它会自动调整填充大小，以确保每个输入序列的输出大小与输入大小相同。

在卷积步骤之后，然后是池化步骤，它可以是：

self.pool = nn.MaxPool1d(kernel_size = 2)

在这个例子中，我们基本上将卷积的输出大小减半。所以最终，每个输入序列将变成输入大小的一半。

现在要获得上述两个步骤的总输出大小，我们需要乘以我们使用的滤波器数量。在我们的例子中，我们使用了64个滤波器，所以最终的输出大小应该是：

64* (input_size//2 )

这个大小就是我们应该用来设置后续步骤中完全连接层的输入大小。

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