conv3d_transpose

paddle.nn.functional. conv3d_transpose ( x, weight, bias=None, stride=1, padding=0, output_padding=0, groups=1, dilation=1, data_format=’NCHW’, output_size=None, name=None ) [源代码]

三维转置卷积层(Convlution3d transpose layer)

该层根据输入(input)、卷积核(kernel)和卷积核空洞大小(dilations)、步长(stride)、填充(padding)来计算输出特征层大小或者通过output_size指定输出特征层大小。输入(Input)和输出(Output)为NCDHW或者NDHWC格式。其中N为批尺寸,C为通道数(channel),D为特征深度,H为特征层高度,W为特征层宽度。转置卷积的计算过程相当于卷积的反向计算。转置卷积又被称为反卷积(但其实并不是真正的反卷积)。欲了解卷积转置层细节,请参考下面的说明和 参考文献 。如果参数bias_attr不为False, 转置卷积计算会添加偏置项。

输入

conv3d_transpose - 图1

和输出

conv3d_transpose - 图2

函数关系如下:

conv3d_transpose - 图3

其中:

  • conv3d_transpose - 图4

    : 输入,具有NCDHW或NDHWC格式的5-D Tensor

  • conv3d_transpose - 图5

    : 卷积核,具有NCDHW格式的5-D Tensor

  • conv3d_transpose - 图6

    : 卷积操作(注意:转置卷积本质上的计算还是卷积)

  • conv3d_transpose - 图7

    : 偏置(bias),2-D Tensor,形状为 [M,1]

  • conv3d_transpose - 图8

    : 激活函数

  • conv3d_transpose - 图9

    : 输出值,NCDHW或NDHWC格式的5-D Tensor,和 X 的形状可能不同

示例

输入:

输入的shape:

conv3d_transpose - 图10

卷积核的shape:

conv3d_transpose - 图11

输出:

输出的shape:

conv3d_transpose - 图12

其中:

conv3d_transpose - 图13

如果 padding = “SAME”:

conv3d_transpose - 图14

如果 padding = “VALID”:

conv3d_transpose - 图15

注意:

如果output_size为None,则

conv3d_transpose - 图16

=

conv3d_transpose - 图17

,

conv3d_transpose - 图18

=

conv3d_transpose - 图19

, WoutWout = W′outWout′ ;否则,指定的output_size_depth(输出特征层的深度) DoutDout 应当介于 D′outDout′ 和 D′out+strides[0]Dout′+strides[0] 之间(不包含 D′out+strides[0]Dout′+strides[0] ),指定的output_size_height(输出特征层的高) HoutHout 应当介于 H′outHout′ 和 H′out+strides[1]Hout′+strides[1] 之间(不包含 H′out+strides[1]Hout′+strides[1] ), 并且指定的output_size_width(输出特征层的宽) WoutWout 应当介于 W′outWout′ 和 W′out+strides[2]Wout′+strides[2] 之间(不包含 W′out+strides[2]Wout′+strides[2] )。

由于转置卷积可以当成是卷积的反向计算,而根据卷积的输入输出计算公式来说,不同大小的输入特征层可能对应着相同大小的输出特征层,所以对应到转置卷积来说,固定大小的输入特征层对应的输出特征层大小并不唯一。

参数:

  • x (Tensor) - 形状为 [N,C,D,H,W][N,C,D,H,W] 或 [N,D,H,W,C][N,D,H,W,C] 的5-D Tensor,N是批尺寸,C是通道数,D是特征深度,H是特征高度,W是特征宽度,数据类型:float32或float64。

  • weight (Tensor) - 形状为 [C,M/g,kD,kH,kW][C,M/g,kD,kH,kW] 的卷积核。 M是输出通道数, g是分组的个数,kD是卷积核的深度,kH是卷积核的高度,kW是卷积核的宽度。

  • bias (int|list|tuple) - 偏置项,形状为: [M,][M,] 。

  • stride (int|list|tuple,可选) - 步长大小。如果 stride 为元组或列表,则必须包含三个整型数,分别表示深度,垂直和水平滑动步长。否则,表示深度,垂直和水平滑动步长均为 stride 。默认值:1。

  • padding (int|list|tuple|str,可选) - 填充padding大小。padding参数在输入特征层每边添加 dilation * (kernel_size - 1) - padding 个0。如果它是一个字符串,可以是”VALID”或者”SAME”,表示填充算法,计算细节可参考上述 padding = “SAME”或 padding = “VALID” 时的计算公式。如果它是一个元组或列表,它可以有3种格式:(1)包含5个二元组:当 data_format 为”NCDHW”时为 [[0,0], [0,0], [pad_depth_front, pad_depth_back], [pad_height_top, pad_height_bottom], [pad_width_left, pad_width_right]],当 data_format 为”NDHWC”时为[[0,0], [pad_depth_front, pad_depth_back], [pad_height_top, pad_height_bottom], [pad_width_left, pad_width_right], [0,0]];(2)包含6个整数值:[pad_depth_front, pad_depth_back, pad_height_top, pad_height_bottom, pad_width_left, pad_width_right];(3)包含3个整数值:[pad_depth, pad_height, pad_width],此时 pad_depth_front = pad_depth_back = pad_depth, pad_height_top = pad_height_bottom = pad_height, pad_width_left = pad_width_right = pad_width。若为一个整数,pad_depth = pad_height = pad_width = padding。默认值:0。

  • output_padding (int|list|tuple, optional): 输出形状上一侧额外添加的大小. 默认值: 0.

  • dilation (int|list|tuple,可选) - 空洞大小。空洞卷积时会使用该参数,卷积核对输入进行卷积时,感受野里每相邻两个特征点之间的空洞信息。如果空洞大小为列表或元组,则必须包含两个整型数:(dilation_height,dilation_width)。若为一个整数,dilation_height = dilation_width = dilation。默认值:1。

  • groups (int,可选) - 三维转置卷积层的组数。从Alex Krizhevsky的CNN Deep论文中的群卷积中受到启发,当group=2时,输入和卷积核分别根据通道数量平均分为两组,第一组卷积核和第一组输入进行卷积计算,第二组卷积核和第二组输入进行卷积计算。默认:group = 1。

  • output_size (int|list|tuple,可选) - 输出尺寸,整数或包含一个整数的列表或元组。如果为 None , 则会用 filter_size(weight``的shape), ``paddingstride 计算出输出特征图的尺寸。默认值:None。

  • data_format (str,可选) - 指定输入的数据格式,输出的数据格式将与输入保持一致,可以是”NCHW”和”NHWC”。N是批尺寸,C是通道数,H是特征高度,W是特征宽度。默认值:”NCHW”。

  • name (str,可选) – 具体用法请参见 cn_api_guide_Name ,一般无需设置,默认值:None。

返回:5-D Tensor,数据类型与 input 一致。如果未指定激活层,则返回转置卷积计算的结果,如果指定激活层,则返回转置卷积和激活计算之后的最终结果。

返回类型:Tensor

抛出异常:

  • ValueError - 如果输入的shape、kernel_size、stride、padding和groups不匹配。

  • ValueError - 如果 data_format 既不是”NCDHW”也不是”NDHWC”。

  • ValueError - 如果 padding 是字符串,既不是”SAME”也不是”VALID”。

  • ValueError - 如果 padding 含有5个二元组,与批尺寸对应维度的值不为0或者与通道对应维度的值不为0。

  • ValueError - 如果 output_sizefilter_size 同时为None。

  • ShapeError - 如果输入不是5-D Tensor。

  • ShapeError - 如果输入和卷积核的维度大小不相同。

  • ShapeError - 如果输入的维度大小与 stride 之差不是2。

代码示例

  1. import paddle
  2. import paddle.nn.functional as F
  3. x_var = paddle.randn((2, 3, 8, 8, 8), dtype='float32')
  4. w_var = paddle.randn((3, 6, 3, 3, 3), dtype='float32')
  5. y_var = F.conv3d_transpose(x_var, w_var)
  6. y_np = y_var.numpy()
  7. print(y_np.shape)
  8. # (2, 6, 10, 10, 10)