【深度学习】上采样，下采样，卷积

ssd算法

好久没看模型算法了，很多知识忘记了，今天想记录下一些理论知识，方便自己温顾。对于上采样，下采样，卷积，池化，后面会添加一些代码搭建网络的过程，并详细记录每一步每行代码的含义。

下采样

主要目的有两个：1、使得图像符合显示区域的大小；2、生成对应图像的缩略图；

其实下采样就是池化；

1.用stride为2的卷积层实现：卷积过程导致的图像变小是为了提取特征。下采样的过程是一个信息损失的过程，而池化层是不可学习的，用stride为2的可学习卷积层来代替pooling可以得到更好的效果，当然同时也增加了一定的计算量。

2.用stride为2的池化层实现：池化下采样是为了降低特征的维度。如Max-pooling和Average-pooling，目前通常使用Max-pooling，因为他计算简单而且能够更好的保留纹理特征。

上采样

上采样：也叫做图像插值上采样就和下采样反过来，将一张照片放大，在像素点之间根据放大倍数，以插值的形式插入像素值从而达到放大图像的目的。可以显示在更高分辨率的显示设备上。

1.插值，一般使用的是双线性插值，因为效果最好，虽然计算上比其他插值方式复杂，但是相对于卷积计算可以说不值一提，其他插值方式还有最近邻插值、三线性插值等；

2.转置卷积又或是说反卷积(Transpose Conv)，通过对输入feature map间隔填充0，再进行标准的卷积计算，可以使得输出feature map的尺寸比输入更大；相比上池化，使用反卷积进行图像的“上采样”是可以被学习的（会用到卷积操作，其参数是可学习的）。

3.Up-Pooling - Max Unpooling && Avg Unpooling --Max Unpooling，在对称的max pooling位置记录最大值的索引位置，然后在unpooling阶段时将对应的值放置到原先最大值位置，其余位置补0；

4.对于一部分网络模型来讲，上采样和下采样的结构往往是对称的，我们可以在下采样做Max Pooling的时候记录下来最大值所在的位置，当做上采样的时候把最大值还原到其对应的位置，然后其余的位置补0,如下图所示。

对于Max Unpooling如下图所示：

卷积

输入为55，卷积核为33，卷积之后输出为33，我们需要得到55。

那么我们如果给5x5的图像填充一圈，就变成了7x7的图像了，再去拿这个卷积核进行卷积，就会得到5x5的输出。实际中，我们也确实是这么做的，有一个参数**

padding

**即表示是否填充，我们可以设置填充的范围，以及填充的值，一般填充0。

下面是充填之后的图片为77，通过卷积核33卷积之后，得到输出5*5。

几个常用的解释：

in_channels：输入的通道数
out_channels：输出的通道数
kernel_size：卷积核的大小，类型为int 或者元组，当卷积是方形的时候，只需要一个整数边长即可，卷积不是方形，要输入一个元组表示高和宽。（卷积核不需要你设置，只需要给定大小，里面的值是随机生成的）
stride：步长（就是每次挪动几个像素，默认是1）
padding：填充几圈，默认是0，不填充（填充的值为0）
dilation：控制卷积核之间的间距（设置这个可以做空洞卷积）
groups：控制输入和输出之间的连接
bias：偏置，是否将一个 学习到的 bias 增加输出中，默认是True
padding_mode：设置填充的模式

卷积的计算公式：o=(i−f+2p)/s+1
i为输入大小（input），f为卷积核大小（kernel），p为填充大小(padding)，s为步长(stride)，o为输出大小。