如何使用keras中的卷积层和池化层

这篇文章主要为大家展示了如何使用keras中的卷积层和池化层，内容简而易懂，希望大家可以学习一下，学习完之后肯定会有收获的，下面让小编带大家一起来看看吧。

卷积层

创建卷积层

首先导入keras中的模块

from keras.layers import Conv2D

卷积层的格式及参数：

Conv2D(filters, kernel_size, strides, padding, activation='relu', input_shape)

filters: 过滤器数量

kernel_size：指定卷积窗口的高和宽的数字

strides: 卷积stride，如果不指定任何值，则strides设为1

padding: 选项包括'valid'和'same'，默认值为'valid'

activation: 通常为'relu'，如果不指定任何值，则不应用任何激活函数，通常应该向网络中每个卷积层添加一个Relu激活函数

如果卷积层出现在输入层之后，必须提供另一个input_shape参数：

input_shape: 指定输入的高度、宽度和深度的元组；如果卷积层不是网络的第一个层级，则不应该包含input_shape参数。

示例1：

假设我要构建一个 CNN，输入层接受的是 200 x 200 像素（对应于高 200、宽 200、深 1 的三维数组）的灰度图片。然后，假设我希望下一层级是卷积层，具有 16 个过滤器，每个宽和高分别为 2。在进行卷积操作时，我希望过滤器每次跳转 2 个像素。并且，我不希望过滤器超出图片界限之外；也就是说，我不想用 0 填充图片。

要构建该卷积层，我将使用下面的代码

Conv2D(filters=16, kernel_size=2, strides=2, activation='relu', input_shape=(200, 200, 1))

示例 2

假设我希望 CNN 的下一层级是卷积层，并将示例 1 中构建的层级作为输入。假设新层级是 32 个过滤器，每个的宽和高都是 3。在进行卷积操作时，我希望过滤器每次移动 1 个像素。我希望卷积层查看上一层级的所有区域，因此不介意过滤器在进行卷积操作时是否超过上一层级的边缘。

然后，要构建此层级，我将使用以下代码：

Conv2D(filters=32, kernel_size=3, padding='same', activation='relu')

卷积层中的参数数量

卷积层中的参数数量取决于filters, kernel_size, input_shape的值

K: 卷积层中的过滤器数量， K=filters

F：卷积过滤器的高度和宽度, F = kernal_size

D_in: 上一层级的深度, D_in是input_shape元组中的最后一个值

卷积层中的参数数量计算公式为：K * F * F * D_in + K

卷积层的形状

卷积层的形状取决于kernal_size, input_shape, padding, stride的值

K: 卷积层中的过滤器数量，K = filters

F: 卷积过滤器的高度和宽度， F = kernal_size

H_in: 上一层级的高度

W_in: 上一层级的宽度

S: stride

卷积层的深度始终为过滤器数量K

如果padding=‘same', 那么卷积层的空间维度计算公式如下：

height = ceil(float(H_in) / float(S))
width = ceil(float(W_in) / float(S))

如果padding = ‘valid', 那么卷积层的空间维度计算公式如下：

height = ceil(float(H_in - F + 1) / float(S))
width = ceil(float(W_in - F + 1) / float(S))

可以使用如下形式检测卷积层的维度：

from keras.models import Sequential
from keras.layers import Conv2D

model = Sequential()
model.add(Conv2D(filters=32, kernel_size=3, strides=2, padding='same', 
 activation='relu', input_shape=(128, 128, 3)))
model.summary()

池化层

keras中的最大池化层

创建池化层，首先导入keras中的模块

from keras.layers import MaxPooling2D

然后用以下形式创建池化层

MaxPooling2D(pool_size, strides, padding)

参数

pool_size：指定池化窗口高度和宽度的数字

strides：垂直和水平stride，默认参数为pool_size

padding：选项包括'valid'和'same'，默认参数为'valid'

示例：

假设我要构建一个 CNN，并且我想通过在卷积层后面添加最大池化层，降低卷积层的维度。假设卷积层的大小是 (100, 100, 15)，我希望最大池化层的大小为 (50, 50, 15)。

要实现这一点，我可以在最大池化层中使用 2x2 窗口，stride 设为 2，代码如下：

MaxPooling2D(pool_size=2, strides=2)

如果你想将 stride 设为 1，但是窗口大小依然保留为 2x2，则使用以下代码：

MaxPooling2D(pool_size=2, strides=1)

可以使用如下形式检测最大池化层的维度：

from keras.models import Sequential
from keras.layers import MaxPooling2D

model = Sequential()
model.add(MaxPooling2D(pool_size=2, strides=2, input_shape=(100, 100, 15)))
model.summary()

以上就是关于如何使用keras中的卷积层和池化层的内容，如果你们有学习到知识或者技能，可以把它分享出去让更多的人看到。