Conv1D和Conv2D的區別


我的答案是,在Conv2D輸入通道為1的情況下,二者是沒有區別或者說是可以相互轉化的。首先,二者調用的最后的代碼都是后端代碼(以TensorFlow為例,在tensorflow_backend.py里面可以找到):

x = tf.nn.convolution(
input=x,
filter=kernel,
dilation_rate=(dilation_rate,),
strides=(strides,),
padding=padding,
data_format=tf_data_format)
區別在於input和filter傳遞的參數不同,input不必說,filter=kernel是什么呢?

我們進入Conv1D和Conv2D的源代碼看一下。他們的代碼位於layers/convolutional.py里面,二者繼承的都是基類_Conv(Layer)。進入_Conv類查看代碼可以發覺以下代碼:

self.kernel_size = conv_utils.normalize_tuple(kernel_size, rank, 'kernel_size')
……#中間代碼省略
input_dim = input_shape[channel_axis]
kernel_shape = self.kernel_size + (input_dim, self.filters)
我們假設,Conv1D的input的大小是(600,300),而Conv2D的input大小是(m,n,1),二者kernel_size為3。

進入conv_utils.normalize_tuple函數可以看到:

def normalize_tuple(value, n, name):
"""Transforms a single int or iterable of ints into an int tuple.
# Arguments
value: The value to validate and convert. Could an int, or any iterable
of ints.
n: The size of the tuple to be returned.
name: The name of the argument being validated, e.g. "strides" or
"kernel_size". This is only used to format error messages.
# Returns
A tuple of n integers.
# Raises
ValueError: If something else than an int/long or iterable thereof was
passed.
"""
if isinstance(value, int):
return (value,) * n
else:
try:
value_tuple = tuple(value)
except TypeError:
raise ValueError('The `' + name + '` argument must be a tuple of ' +
str(n) + ' integers. Received: ' + str(value))
if len(value_tuple) != n:
raise ValueError('The `' + name + '` argument must be a tuple of ' +
str(n) + ' integers. Received: ' + str(value))
for single_value in value_tuple:
try:
int(single_value)
except ValueError:
raise ValueError('The `' + name + '` argument must be a tuple of ' +
str(n) + ' integers. Received: ' + str(value) + ' '
'including element ' + str(single_value) + ' of type' +
' ' + str(type(single_value)))
return value_tuple
 

所以上述代碼得到的kernel_size是kernel的實際大小,根據rank進行計算,Conv1D的rank為1,Conv2D的rank為2,如果是Conv1D,那么得到的kernel_size就是(3,)如果是Conv2D,那么得到的是(3,3)

 

 

input_dim = input_shape[channel_axis]
kernel_shape = self.kernel_size + (input_dim, self.filters)
又因為以上的inputdim是最后一維大小(Conv1D中為300,Conv2D中為1),filter數目我們假設二者都是64個卷積核。因此,Conv1D的kernel的shape實際為:

(3,300,64)

而Conv2D的kernel的shape實際為:

(3,3,1,64)

剛才我們假設的是傳參的時候kernel_size=3,如果,我們將傳參Conv2D時使用的的kernel_size設置為自己的元組例如(3,300),那么傳根據conv_utils.normalize_tuple函數,最后的kernel_size會返回我們自己設置的元組,也即(3,300)那么Conv2D的實際shape是:

(3,300,1,64),也即這個時候的Conv1D的大小reshape一下得到,二者等價。

換句話說,Conv1D(kernel_size=3)實際就是Conv2D(kernel_size=(3,300)),當然必須把輸入也reshape成(600,300,1),即可在多行上進行Conv2D卷積。

這也可以解釋,為什么在Keras中使用Conv1D可以進行自然語言處理,因為在自然語言處理中,我們假設一個序列是600個單詞,每個單詞的詞向量是300維,那么一個序列輸入到網絡中就是(600,300),當我使用Conv1D進行卷積的時候,實際上就完成了直接在序列上的卷積,卷積的時候實際是以(3,300)進行卷積,又因為每一行都是一個詞向量,因此使用Conv1D(kernel_size=3)也就相當於使用神經網絡進行了n_gram=3的特征提取了。這也是為什么使用卷積神經網絡處理文本會非常快速有效的內涵。
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作者:哈哈進步
來源:CSDN
原文:https://blog.csdn.net/hahajinbu/article/details/79535172
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