• 深度学习网络模型——DenseNet模型详解与代码复现


    1、DenseNet概述

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    2、DenseNet网络结构

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    1、DenseNet中的DenseBlock模块

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    2、DenseNet中的Transition模块

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    3、DenseNet网络结构参数设置

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    4、实验结果对比

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    5、补充

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    6、代码:

    import torch
    import torch.nn as nn
    import torch.nn.functional as F
    from collections import OrderedDict
    
    
    class _DenseLayer(nn.Sequential):
        def __init__(self, num_input_features, growth_rate, bn_size, drop_rate):
            super(_DenseLayer, self).__init__()
            self.add_module('norm1', nn.BatchNorm2d(num_input_features)),
            self.add_module('relu1', nn.ReLU(inplace=True)),
            self.add_module('conv1', nn.Conv2d(num_input_features, bn_size *
                                               growth_rate, kernel_size=1, stride=1, bias=False)),    # 表示其输出为4*k   其中bn_size等于4,growth_rate为k
            self.add_module('norm2', nn.BatchNorm2d(bn_size * growth_rate)),
            self.add_module('relu2', nn.ReLU(inplace=True)),
            self.add_module('conv2', nn.Conv2d(bn_size * growth_rate, growth_rate,
                                               kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False)),    # 输出为growth_rate:表示输出通道数为k
            self.drop_rate = drop_rate
    
        def forward(self, x):
            new_features = super(_DenseLayer, self).forward(x)
            if self.drop_rate > 0:
                new_features = F.dropout(new_features, p=self.drop_rate, training=self.training)
            return torch.cat([x, new_features], 1)
    
    
    class _DenseBlock(nn.Sequential):
        def __init__(self, num_layers, num_input_features, bn_size, growth_rate, drop_rate):
            super(_DenseBlock, self).__init__()
            for i in range(num_layers):
                layer = _DenseLayer(num_input_features + i * growth_rate, growth_rate, bn_size, drop_rate)
                self.add_module('denselayer%d' % (i + 1), layer)
    
    
    class _Transition(nn.Sequential):
        def __init__(self, num_input_features, num_output_features):
            super(_Transition, self).__init__()
            self.add_module('norm', nn.BatchNorm2d(num_input_features))
            self.add_module('relu', nn.ReLU(inplace=True))
            self.add_module('conv', nn.Conv2d(num_input_features, num_output_features,
                                              kernel_size=1, stride=1, bias=False))
            self.add_module('pool', nn.AvgPool2d(kernel_size=2, stride=2))
    
    
    # DenseNet网络模型基本结构
    class DenseNet(nn.Module):
        def __init__(self, growth_rate=32, block_config=(6, 12, 24, 16),
                     num_init_features=64, bn_size=4, drop_rate=0, num_classes=1000):
    
            super(DenseNet, self).__init__()
    
            # First convolution
            self.features = nn.Sequential(OrderedDict([
                ('conv0', nn.Conv2d(3, num_init_features, kernel_size=7, stride=2, padding=3, bias=False)),
                ('norm0', nn.BatchNorm2d(num_init_features)),
                ('relu0', nn.ReLU(inplace=True)),
                ('pool0', nn.MaxPool2d(kernel_size=3, stride=2, padding=1)),
            ]))
    
            # Each denseblock
            num_features = num_init_features
            for i, num_layers in enumerate(block_config):
                block = _DenseBlock(num_layers=num_layers, num_input_features=num_features,
                                    bn_size=bn_size, growth_rate=growth_rate, drop_rate=drop_rate)
                self.features.add_module('denseblock%d' % (i + 1), block)
                num_features = num_features + num_layers * growth_rate
                if i != len(block_config) - 1:
                    trans = _Transition(num_input_features=num_features, num_output_features=num_features // 2)
                    self.features.add_module('transition%d' % (i + 1), trans)
                    num_features = num_features // 2
    
            # Final batch norm
            self.features.add_module('norm5', nn.BatchNorm2d(num_features))
    
            # Linear layer
            self.classifier = nn.Linear(num_features, num_classes)
    
            # Official init from torch repo.
            for m in self.modules():
                if isinstance(m, nn.Conv2d):
                    nn.init.kaiming_normal(m.weight.data)
                elif isinstance(m, nn.BatchNorm2d):
                    m.weight.data.fill_(1)
                    m.bias.data.zero_()
                elif isinstance(m, nn.Linear):
                    m.bias.data.zero_()
    
        def forward(self, x):
            features = self.features(x)
            out = F.relu(features, inplace=True)
            out = F.avg_pool2d(out, kernel_size=7, stride=1).view(features.size(0), -1)
            out = self.classifier(out)
            return out
    
    
    def densenet121(**kwargs):
        model = DenseNet(num_init_features=64, growth_rate=32, block_config=(6, 12, 24, 16), **kwargs)
        return model
    
    
    def densenet169(**kwargs):
        model = DenseNet(num_init_features=64, growth_rate=32, block_config=(6, 12, 32, 32), **kwargs)
        return model
    
    
    def densenet201(**kwargs):
        model = DenseNet(num_init_features=64, growth_rate=32, block_config=(6, 12, 48, 32), **kwargs)
        return model
    
    
    def densenet161(**kwargs):
        model = DenseNet(num_init_features=96, growth_rate=48, block_config=(6, 12, 36, 24), **kwargs)
        return model
    
    
    if __name__ == '__main__':
        # 'DenseNet', 'densenet121', 'densenet169', 'densenet201', 'densenet161'
        # Example
        net = DenseNet()
        print(net)
    
    
    
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