挖坑-算法题目

╰半橙微兮° 2023-01-14 14:57 191阅读 0赞

*  ## \- 什么是空洞卷积？ ##

![7b32809915110e33301016a282e9e2e0.gif][]

**1：提出空洞卷积的背景**[引用][Link 1]

FCN网络，在像素级预测问题中（比如语义分割），图像输入到网络中，FCN先像传统的CNN网络一样对图像做卷积以及池化计算，降低特征图尺寸的同时增大感受野。然而，由于图像分割是一种像素级的预测问题，会要求最终的输出尺寸应该与原始的输入图像保持一致。这里，一般会使用转置卷积（Transpose Convolution）进行上采样（Upsample）。

在这种像素级预测问题中，就有两个关键步骤：**首先是使用pooling减小图像尺寸增大感受野，其次是使用Upsampling扩大图像尺寸。**但是，使用pooling进行下采样会导致一个非常严重的缺陷：图像细节信息被丢失，小物体信息将无法被重建，就比如假设有四个步长为2的池化层，则任何小于 2的4次方pixel 的物体信息将理论上无法重建。

**2、空洞卷积是什么？**  
空洞卷积(Dilated Convolution)，也被称为扩张卷积（Atrous Deconvolution）。这种卷积思路被提出，是为了解决图像语义分割问题中下采样带来的**图像分辨率降低、信息丢失**这两个问题。在空洞卷积中，我们需要引入**扩张率**（Dilation Rate）这一参数，使得同样尺寸的卷积核获得更大的感受野。相应地，也可以使得在相同感受野大小的前提下，空洞卷积比普通卷积的参数量更少。

**3、空洞卷积与标准的卷积区别是什么？**  
![preview][]

扩张率分别为1，2，4时的空洞卷积分别如图所示。

图中（c）是扩张率为4时的 3\*3 空洞卷积，扩张率大于1时，在标准卷积的基础上，会注入空洞，空洞中的数值全部填0。

**4、空洞卷积的感受野**

![559475a5d2ee5b694ff9afe1e4c8956c.png][]

3\*3 卷积对应的感受野大小就是3\*3  ，而通过两层的3\*3卷积之后，感受野的大小将会增加到5\*5  。  
![73b42d4e6d29baecaf4a1a73ee15c780.png][]

卷积核大小 K=3 ，扩张率时 r=2 ，计算方式如图所示。其中，通过一层空洞卷积后，感受野大小为5\*5   ，而通过两层空洞卷积后，感受野的大小将会增加到  9\*9。

**5、空洞卷积的应用**

1） **语义分割领域：**DeepLab系列与DUC 。在DeepLab v3算法中，将ResNet最后几个block替换为空洞卷积，使得输出尺寸变大了很多。在没有增大运算量的前提下，维持分辨率不降低，获得了更密集的特征响应，从而使得**还原到原图时细节更好**。

2） **目标检测领域：**RFBNet。在RFBNet算法中，利用空洞卷积来模拟pRF在人类视觉皮层中的离心率的影响，设计了RFB模块，从而增强轻量级CNN网络的效果。提出基于RFB网络的检测器，通过用RFB替换SSD的顶部卷积层，带来了显著的性能增益，同时仍然保持受控的计算成本。

3） **语音合成领域：**WaveNet等算法。

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**1:基础：[引用][Link 2]**

XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)是Gradient Boosting算法的一个优化的版本。

Boosting算法：同时控制偏差（bias）和方差都有非常好的效果，而且更加高效。

**Boosting是如何工作的？**

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[Link 1]: https://www.zhihu.com/question/54149221/answer/1838484189
[preview]: /images/20221022/40632d0bc0d0476cb5bb372998510c69.png
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[Link 2]: https://blog.csdn.net/han_xiaoyang/article/details/52663170