nn.Conv1d参数设置

时间: 2025-01-21 07:57:44 浏览: 53
### 正确设置 PyTorch `nn.Conv1d` 参数的方法 在配置 `torch.nn.Conv1d` 层时,重要的是理解各个参数的作用以及它们之间的关系。以下是详细的说明: #### 输入通道 (`in_channels`) 这是指输入张量中的特征数量或维度。对于文本处理任务来说,通常对应于词嵌入的维度。 ```python import torch from torch import nn # 假设我们有一个批量大小为32的数据集, # 每个样本有长度为35的时间序列数据点, # 并且每个时间步具有256维的特征向量。 input_tensor = torch.randn(32, 35, 256) # 将形状调整为 (batch_size, channels, length),即 Conv1d 所需的形式 input_tensor = input_tensor.permute(0, 2, 1) # 调整后的尺寸变为 [32, 256, 35] conv_layer = nn.Conv1d( in_channels=256, out_channels=100, kernel_size=2, stride=1, padding=0, dilation=1, groups=1, bias=True, padding_mode='zeros' )[^1] ``` #### 输出通道 (`out_channels`) 该参数决定了卷积操作之后产生的新特征映射的数量。简单地说,就是希望得到多少种不同的模式检测器。 #### 卷积核大小 (`kernel_size`) 定义了滑动窗口的高度(对于一维情况而言)。它应该小于等于输入信号的有效宽度减去任何填充值。 #### 步幅 (`stride`) 控制着每次应用滤波器后沿输入方向前进的距离,默认情况下是1,意味着逐位扫描整个输入空间。 #### 补零 (`padding`) 用于指定每边要增加多少列/行来扩展原始矩阵边界;当设置成'valid'时不加额外边缘补丁,而'same'则保持输出与输入相同的尺度。 #### 稀疏度 (`dilation`) 允许扩大感受野而不改变其他超参设定下的模型复杂性和计算成本。默认值为1表示标准连续采样方式。 #### 组合 (`groups`) 如果大于1,则会把输入分成多个子组分别做卷积运算再拼接起来作为最终结果。一般只会在特定架构设计里用到这个选项。 #### 是否含偏置项 (`bias`) 决定是否给每一层加入一个可训练的偏移常数,默认开启此功能。 通过上述解释可以看出,在实际编码过程中应当依据具体应用场景合理选取这些参数以构建合适的网络结构。下面给出一段完整的实例代码展示如何创建并调用这样一个一层的一维卷积神经元模块: ```python output_tensor = conv_layer(input_tensor) print(output_tensor.shape) # 应打印出类似于 torch.Size([32, 100, 34]) 的信息 ```
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class MultiScaleProjBlock(nn.Module): def __init__(self, in_channels, d_model, dropout=0.1): super().__init__() # 多尺度卷积(增加不同卷积核大小的组合) self.conv1 = nn.Conv1d(in_channels, d_model, kernel_size=1) self.conv3 = nn.Conv1d(in_channels, d_model, kernel_size=3, padding=1) self.conv5 = nn.Conv1d(in_channels, d_model, kernel_size=5, padding=2) self.conv7 = nn.Conv1d(in_channels, d_model, kernel_size=7, padding=3) # 新增7x7卷积核 # 深度可分离卷积(减少计算量) self.depthwise_conv = nn.Conv1d(in_channels, in_channels, kernel_size=3, padding=1, groups=in_channels, bias=False) self.pointwise_conv = nn.Conv1d(in_channels, d_model, kernel_size=1, bias=False) # 批量归一化(适用于1D数据) self.bn = nn.BatchNorm1d(d_model) # 激活函数 self.act = nn.SiLU() # Dropout self.dropout = nn.Dropout(dropout) # 残差连接 self.residual = nn.Identity() # 默认无残差,后续可以修改为有残差连接 # 初始化参数 self._reset_parameters() def _reset_parameters(self): """初始化卷积层权重""" nn.init.kaiming_normal_(self.conv1.weight, nonlinearity='linear') nn.init.kaiming_normal_(self.conv3.weight, nonlinearity='linear') nn.init.kaiming_normal_(self.conv5.weight, nonlinearity='linear') nn.init.kaiming_normal_(self.conv7.weight, nonlinearity='linear') nn.init.kaiming_normal_(self.depthwise_conv.weight, nonlinearity='linear') nn.init.xavier_normal_(self.pointwise_conv.weight, gain=nn.init.calculate_gain('silu')) if self.conv1.bias is not None: nn.init.constant_(self.conv1.bias, 0) if self.conv3.bias is not None: nn.init.constant_(self.conv3.bias, 0) if self.conv5.bias is not None: nn.init.constant_(self.conv5.bias, 0) if self.conv7.bias is not None: nn.init.constant_(self.conv7.bias, 0) if self.depthwise_conv.bias is not None: nn.init.constant_(self.depthwise_conv.bias, 0) if self.pointwise_conv.bias is not None: nn.init.constant_(self.pointwise_conv.bias, 0) def forward(self, x): """前向传播""" # 多尺度卷积操作 x1 = self.conv1(x) x3 = self.conv3(x) x5 = self.conv5(x) x7 = self.conv7(x) # 新增7x7卷积层输出 # 深度可分离卷积 x_depthwise = self.depthwise_conv(x) x_depthwise = self.pointwise_conv(x_depthwise) # 合并多尺度特征(拼接) x = torch.cat([x1, x3, x5, x7, x_depthwise], dim=1) # 拼接特征维度 # 批量归一化 x = self.bn(x) # 激活函数 x = self.act(x) # Dropout x = self.dropout(x) # 残差连接(可选) x = x + self.residual(x) # 这里通过加法进行残差连接,可以根据需求调整 return x函数是否合理正确

class MRCNN(nn.Module):# 特征提取模块 def __init__(self, afr_reduced_cnn_size): super(MRCNN, self).__init__()#多分辨率卷积分支 drate = 0.5 self.GELU = GELU() # for older versions of PyTorch. For new versions use nn.GELU() instead. self.features1 = nn.Sequential( nn.Conv1d(1, 64, kernel_size=50, stride=6, bias=False, padding=24), nn.BatchNorm1d(64),# 大卷积核捕获低频特征 self.GELU, nn.MaxPool1d(kernel_size=8, stride=2, padding=4), nn.Dropout(drate), nn.Conv1d(64, 128, kernel_size=8, stride=1, bias=False, padding=4), nn.BatchNorm1d(128), self.GELU, nn.Conv1d(128, 128, kernel_size=8, stride=1, bias=False, padding=4), nn.BatchNorm1d(128), self.GELU, nn.MaxPool1d(kernel_size=4, stride=4, padding=2) ) self.features2 = nn.Sequential( nn.Conv1d(1, 64, kernel_size=400, stride=50, bias=False, padding=200), nn.BatchNorm1d(64), self.GELU, nn.MaxPool1d(kernel_size=4, stride=2, padding=2), nn.Dropout(drate), nn.Conv1d(64, 128, kernel_size=7, stride=1, bias=False, padding=3), nn.BatchNorm1d(128),# 小卷积核捕获高频特征 self.GELU, nn.Conv1d(128, 128, kernel_size=7, stride=1, bias=False, padding=3), nn.BatchNorm1d(128), self.GELU, nn.MaxPool1d(kernel_size=2, stride=2, padding=1) ) self.dropout = nn.Dropout(drate) self.inplanes = 128 self.AFR = self._make_layer(SEBasicBlock, afr_reduced_cnn_size, 1) def _make_layer(self, block, planes, blocks, stride=1): # makes residual SE block downsample = None if stride != 1 or self.inplanes != planes * block.expansion: downsample = nn.Sequential( nn.Conv1d(self.inplanes, planes * block.expansion, kernel_size=1, stride=stride, bias=False), nn.BatchNorm1d(planes * block.expansion), ) layers = [] layers.append(block(self.inplanes, planes, stride, downsample)) self.inplanes = planes * block.expansion for i in range(1, blocks): layers.append(block(self.inplanes, planes)) return nn.Sequential(*layers) def forward(self, x): x1 = self.features1(x) x2 = self.features2(x) x_concat = torch.cat((x1, x2), dim=2) x_concat = self.dropout(x_concat) x_concat = self.AFR(x_concat) return x_concat ########################################################################################## def attention(query, key, value, dropout=None): "Implementation of Scaled dot product attention" d_k = query.size(-1) scores = torch.matmul(query, key.transpose(-2, -1)) / math.sqrt(d_k) p_attn = F.softmax(scores, dim=-1) if dropout is not None: p_attn = dropout(p_attn) return torch.matmul(p_attn, value), p_attn class CausalConv1d(torch.nn.Conv1d): def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size, stride=1, dilation=1, groups=1, bias=True): self.__padding = (kernel_size - 1) * dilation super(CausalConv1d, self).__init__( in_channels, out_channels, kernel_size=kernel_size, stride=stride, padding=self.__padding, dilation=dilation, groups=groups, bias=bias)请帮我理解该部分代码 并逐行讲解

class SDG(nn.Module): def __init__(self, channel=128,ratio=1,hidden_dim = 512,dataset='ShapeNet'): super(SDG, self).__init__() self.channel = channel self.hidden = hidden_dim self.ratio = ratio self.conv_1 = nn.Conv1d(256, channel, kernel_size=1) self.conv_11 = nn.Conv1d(512, 256, kernel_size=1) self.conv_x = nn.Conv1d(3, 64, kernel_size=1) self.sa1 = self_attention(channel*2,hidden_dim,dropout=0.0,nhead=8) self.cross1 = cross_attention(hidden_dim, hidden_dim, dropout=0.0,nhead=8) self.decoder1 = SDG_Decoder(hidden_dim,channel,ratio) if dataset == 'ShapeNet' else self_attention(hidden_dim, channel * ratio, dropout=0.0,nhead=8) self.decoder2 = SDG_Decoder(hidden_dim,channel,ratio) if dataset == 'ShapeNet' else self_attention(hidden_dim, channel * ratio, dropout=0.0,nhead=8) self.relu = nn.GELU() self.conv_out = nn.Conv1d(64, 3, kernel_size=1) self.conv_delta = nn.Conv1d(channel, channel*1, kernel_size=1) self.conv_ps = nn.Conv1d(channel*ratio*2, channel*ratio, kernel_size=1) self.conv_x1 = nn.Conv1d(64, channel, kernel_size=1) self.conv_out1 = nn.Conv1d(channel, 64, kernel_size=1) self.mlpp = MLP_CONV(in_channel=256,layer_dims=[256,hidden_dim]) self.sigma = 0.2 self.embedding = SinusoidalPositionalEmbedding(hidden_dim) self.cd_distance = chamfer_3DDist() def forward(self, local_feat, coarse,f_g,partial): batch_size, _, N = coarse.size() F = self.conv_x1(self.relu(self.conv_x(coarse))) f_g = self.conv_1(self.relu(self.conv_11(f_g))) F = torch.cat([F, f_g.repeat(1, 1, F.shape[-1])], dim=1) # Structure Analysis half_cd = self.cd_distance(coarse.transpose(1, 2).contiguous(), partial.transpose(1, 2).contiguous())[ 0] / self.sigma embd = self.embedding(half_cd).reshape(batch_size, self.hidden, -1).permute(2, 0, 1) F_Q = self.sa1(F,embd) F_Q_ = self.decoder1(F_Q) # Similarity Alignment local_feat = self.mlpp(local_feat) F_H = self.cross1(F_Q,local_feat) F_H_ = self.decoder2(F_H) F_L = self.conv_delta(self.conv_ps(torch.cat([F_Q_,F_H_],1)).reshape(batch_size,-1,N*self.ratio)) O_L = self.conv_out(self.relu(self.conv_out1(F_L))) fine = coarse.repeat(1,1,self.ratio) + O_L return fineclass SDG_Decoder(nn.Module): def __init__(self, hidden_dim,channel,ratio): super().__init__() self.sa1 = self_attention(hidden_dim, hidden_dim, dropout=0.0, nhead=8) self.sa2 = self_attention(hidden_dim, channel * ratio, dropout=0.0, nhead=8) def forward(self, input): f = self.sa1(input) f = self.sa2(f) return f 这是SDG_Decoder的实现代码,重新解释

分析下面的模型是否是最优的 class LearnablePositionalEncoding(nn.Module): def __init__(self, d_model, max_len=5000): super().__init__() self.pe = nn.Parameter(torch.zeros(1, max_len, d_model)) def forward(self, x): pos_encoding = self.pe[:, :x.size(1), :] #print('位置编码形状:', pos_encoding.shape) x = x + pos_encoding return x class TradingCNNRL(nn.Module): def __init__(self, input_channels=3, d_model=256, nhead=8, num_layers=4): super().__init__() self.register_buffer('legal_masks_tensor', torch.tensor([ [1,1,0,1], # pos=0 的合法动作 [0,0,1,1], # pos=1 的合法动作 [0,0,1,1], # pos=2 的合法动作 ], dtype=torch.float32)) # 卷积层(加入 Residual Connection) self.conv = nn.Sequential( nn.Conv1d(input_channels, 32, kernel_size=5, padding=2), nn.BatchNorm1d(32), nn.LeakyReLU(0.2), nn.MaxPool1d(2), nn.Conv1d(32, 64, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm1d(64), nn.LeakyReLU(0.2), nn.MaxPool1d(2), nn.Conv1d(64, 128, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm1d(128), nn.LeakyReLU(0.2), nn.Dropout(0.3) ) self.residual_conv = nn.Sequential( nn.Conv1d(input_channels, 128, kernel_size=1), nn.AvgPool1d(4) ) self.channel_projection = nn.Linear(128, d_model) self.position_encoding = LearnablePositionalEncoding(d_model) encoder_layers = TransformerEncoderLayer(d_model, nhead, d_model * 4, dropout=0.2, batch_first=True) self.transformer_encoder = TransformerEncoder(encoder_layers, num_layers) self.actor = nn.Sequential( nn.Linear(d_model, 256), nn.LayerNorm(256), nn.GELU(), nn.Linear(256, 128), nn.LayerNorm(128), nn.GELU(), nn.Linear(128, 4) ) self.critic = nn.Sequential( nn.Linear(d_model, 256), nn.LayerNorm(256), nn.SiLU(), nn.Linear(256, 128), nn.LayerNorm(128), nn.SiLU(), nn.Linear(128, 1) ) def forward(self, x): B = x.size(0) conv_out = self.conv(x) residual_out = self.residual_conv(x) conv_out = conv_out + residual_out conv_out = self.channel_projection(conv_out.permute(0, 2, 1)) conv_out = self.position_encoding(conv_out) transformer_out = self.transformer_encoder(conv_out) context = torch.mean(transformer_out, dim=1) logits = self.actor(context) state_value = self.critic(context) * 10 positions = x[:, 2, -1].long() mask = self.legal_masks_tensor[positions] masked_logits = logits.masked_fill(mask == 0, float('-inf')) return masked_logits, state_value

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