VGG的成功之处在哪

爱被打了一巴掌 2024-03-30 17:09 46阅读 0赞

VGG 网络可以分为两部分：第⼀部分主要由卷积层和汇聚层组成，第⼆部分由全连接层组成

VGG与AlexNet相比，VGG采用小的卷积核和池化层，层数更深，通道数更多，其中每个通道代表着一个FeatureMap，更多的通道数表示更丰富的图像特征。VGG网络第一层的通道数为64，后面每层都进行了翻倍，最多到512个通道，通道数的增加，使得更多的信息可以被提取出来。

对于给定的感受野，VGG可以使用小卷积核代替大卷积核，比如2个3x3的卷积核可以代替一个5x5的卷积核、3个3x3的卷积核可以代替一个7x7的卷积核。

如图所示：

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采用堆积的小卷积核优于采用大的卷积核，因为可以增加网络深度来保证学习更复杂的模式，而且代价还比较小（参数更少）。

大卷积核带来的特征图和卷积核得参数量并不大，无论是单独去看卷积核参数或者特征图参数，不同kernel大小下这二者加和的结构都是30万的参数量，也就是说，无论大的卷积核还是小的，对参数量来说影响不大甚至持平。

卷积层的参数减少。相比5x5、7x7和11x11的大卷积核，3x3明显地减少了参数量，这点可以回过头去看上面的表格。比方input channel数和output channel数均为C，那么3层conv3x3卷积所需要的卷积层参数是：3x(Cx3x3xC)=27C2，而一层conv7x7卷积所需要的卷积层参数是：Cx7x7xC=49C2。conv7x7的卷积核参数比conv3x3多了(49-27)/27x100% ≈ 81%；

增大的反而是卷积的计算量，在表格中列出了计算量的公式，最后要乘以2，代表乘加操作。为了尽可能证一致，这里所有卷积核使用的stride均为4，可以看到，conv3x3、conv5x5、conv7x7、conv9x9、conv11x11的计算规模依次为：1600万，4500万，1.4亿、2亿，这种规模下的卷积，虽然参数量增长不大，但是计算量是惊人的。

## 总结： ##

1.  同样stride下，不同卷积核大小的特征图和卷积参数差别不大；
2.  越大的卷积核计算量越大
3.  其实一个关键的点——多个小卷积核的堆叠比单一大卷积核带来了精度提升，这也是最重要的一点。
4.  采用小卷积核的优点：

采用小卷积核，使层数增加，可以使用更多的激活函数，获取更多的特征，更强的辨识能力以及减少参数。

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