图像卷积

第三题,矩阵转置运算后取主对角线之和即可

本身就是借助torch的框架,计算梯度没啥问题,但是自己定义的网络,只能计算2维矩阵

  1. 构建一个具有对角线边缘的图像X

    X = torch.eye(8)
    X
    
    tensor([[1., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
            [0., 1., 0., 0., 0., 0., 0., 0.],
            [0., 0., 1., 0., 0., 0., 0., 0.],
            [0., 0., 0., 1., 0., 0., 0., 0.],
            [0., 0., 0., 0., 1., 0., 0., 0.],
            [0., 0., 0., 0., 0., 1., 0., 0.],
            [0., 0., 0., 0., 0., 0., 1., 0.],
            [0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 1.]])
    
    1. 如果将本节中举例的卷积核K应用于X,会发生什么情况?

      Y = corr2d(X,K)
      Y
      
      tensor([[ 1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
              [-1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0., -1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0., -1.,  1.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0., -1.,  1.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0.,  0., -1.,  1.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0., -1.,  1.],
              [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0., -1.]])
      
    2. 如果转置X会发生什么?

      Y = corr2d(X.t(),K)
      Y
      
      tensor([[ 1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
              [-1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0., -1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0., -1.,  1.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0., -1.,  1.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0.,  0., -1.,  1.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0., -1.,  1.],
              [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0., -1.]])
      
    3. 如果转置K会发生什么?

      Y = corr2d(X,K.t())
      Y
      
      tensor([[ 1., -1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0.,  1., -1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0.,  1., -1.,  0.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0.,  1., -1.,  0.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0.,  0.,  1., -1.,  0.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  1., -1.,  0.],
              [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  1., -1.]])
      
  2. 在我们创建的Conv2D自动求导时,有什么错误消息?

    没什么错误信息
    本身就是借助torch的框架,计算梯度没啥问题,但是自己定义的网络,只能计算2维矩阵

  3. 如何通过改变输入张量和卷积核张量,将互相关运算表示为矩阵乘法?

    def conv2d_by_mul(X, K):
        h, w = K.shape
        outh = X.shape[0] - h + 1
        outw = X.shape[1] - w + 1
        K = K.reshape(-1, 1)
        Y = []   # 张量列表
        for i in range(outh):
            for j in range(outw):
                Y.append(X[i:i + h, j:j + w].reshape(-1))  # 列表的每一个元素是对应位置卷积核大														 # 小的X内元素 摊开成一维张量
    
        print(Y)
        Y = torch.stack(Y, 0)                              #升维
        print(Y.shape,K.shape)
        # 用矩阵乘法表示互相关运算
        res = (torch.matmul(Y, K)).reshape(outh, outw)     #矩阵乘法运算后 reshape 成输出大小
        return res
    
    Y = conv2d_by_mul(X,K)
    Y
    
    [tensor([1., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 1.]), tensor([1., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 1.]), tensor([1., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 1.]), tensor([1., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 1.]), tensor([1., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 1.]), tensor([1., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 1.]), tensor([1., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 0.]), tensor([0., 1.])]
    
    torch.Size([56, 2]) torch.Size([2, 1])
    

    Out[72]:

    tensor([[ 1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
            [-1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0.],
            [ 0., -1.,  1.,  0.,  0.,  0.,  0.],
            [ 0.,  0., -1.,  1.,  0.,  0.,  0.],
            [ 0.,  0.,  0., -1.,  1.,  0.,  0.],
            [ 0.,  0.,  0.,  0., -1.,  1.,  0.],
            [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0., -1.,  1.],
            [ 0.,  0.,  0.,  0.,  0.,  0., -1.]])
    

stack: 参考

沿着一个新维度对输入张量序列进行连接。 序列中所有的张量都应该为相同形状。

浅显说法:把多个2维的张量凑成一个3维的张量;多个3维的凑成一个4维的张量…以此类推,也就是在增加新的维度进行堆叠扩张再拼接

和 cat的 区别: cat不会升维,stack 会先升维再拼接

T1 = torch.tensor([[1, 2, 3],
                 [4, 5, 6],
                 [7, 8, 9]])
 # 假设是时间步T2
T2 = torch.tensor([[10, 20, 30],
                 [40, 50, 60],
                 [70, 80, 90]])
print(torch.stack((T1,T2),dim=0))
print(torch.cat((T1,T2),dim=0))
tensor([[[ 1,  2,  3],
         [ 4,  5,  6],
         [ 7,  8,  9]],

        [[10, 20, 30],
         [40, 50, 60],
         [70, 80, 90]]])
tensor([[ 1,  2,  3],
        [ 4,  5,  6],
        [ 7,  8,  9],
        [10, 20, 30],
        [40, 50, 60],
        [70, 80, 90]])

参数

  • inputs : 待连接的张量序列。 注:python的序列数据只有listtuple
  • dim : 新的维度, 必须在0len(outputs)之间。 注:len(outputs)是生成数据的维度大小,也就是outputs的维度值。

请问一下,有人知道第四题怎么做吗?… :saluting_face:

[[1,-2, 1]],这是x方向的2阶导数核函数,