SE-Inception v3架构的模型搭建（keras代码实现）

心已赠人 2022-03-16 10:58 278阅读 0赞

## **本文详细代码点击这里**：[https://zhuanlan.zhihu.com/p/331753542][https_zhuanlan.zhihu.com_p_331753542] ##

**首先，先上SENet架构的原理图：**（这里r=16）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM4NDEwNDI4_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][20190227164100702.png]  
图是将SE模块嵌入到Inception结构的一个示例。方框旁边的维度信息代表该层的输出。这里我们使用global average pooling作为Squeeze操作。紧接着两个Fully Connected 层组成一个Bottleneck结构去建模通道间的相关性，并输出和输入特征同样数目的权重。我们首先将特征维度降低到输入的1/16，然后经过ReLu激活后再通过一个Fully Connected 层升回到原来的维度。 这样做比直接用一个Fully Connected层的好处在于：

*  具有更多的非线性，可以更好地拟合通道间复杂的相关性；
 *  极大地减少了参数量和计算量。然后通过一个Sigmoid的门获得0~1之间归一化的权重，最后通过一个Scale的操作来将归一化后的权重加权到每个通道的特征上；

**SENet架构（Squeeze And Excitation)，无非就是Squeeze操作和Excitation操作：**

*  首先是Squeeze操作，我们顺着空间维度来进行特征压缩，将每个二维的特征通道变成一个实数，这个实数某种程度上具有全局的感受野，并且输出的维度和输入的特征通道数相匹配。它表征着在特征通道上响应的全局分布，而且使得靠近输入的层也可以获得全局的感受野，这一点在很多任务中都是非常有用的。
 *  其次是Excitation操作，它是一个类似于循环神经网络中门的机制。通过参数 来为每个特征通道生成权重，其中参数 被学习用来显式地建模特征通道间的相关性。
 *  最后是一个Reweight的操作，我们将Excitation的输出的权重看做是进过特征选择后的每个特征通道的重要性，然后通过乘法逐通道加权到先前的特征上，完成在通道维度上的对原始特征的重标定。

**接下来是代码实现：**

def build_model(nb_classes, input_shape=(256,256,3)):
        inputs_dim = Input(input_shape)
        x = InceptionV3(include_top=False,
                    weights='imagenet',
                    input_tensor=None,
                    input_shape=(256, 256, 3),
                    pooling=max)(inputs_dim)
    
        squeeze = GlobalAveragePooling2D()(x)
    
        excitation = Dense(units=2048 // 16)(squeeze)
        excitation = Activation('relu')(excitation)
        excitation = Dense(units=2048)(excitation)
        excitation = Activation('sigmoid')(excitation)
        excitation = Reshape((1, 1, 2048))(excitation)
    
        scale = multiply([x, excitation])
    
        x = GlobalAveragePooling2D()(scale)
        dp_1 = Dropout(0.3)(x)
        fc2 = Dense(nb_classes)(dp_1)
        fc2 = Activation('sigmoid')(fc2) #此处注意，为sigmoid函数
        model = Model(inputs=inputs_dim, outputs=fc2)
        return model
    
    if __name__ == '__main__':
    	model =build_model(nb_classes, input_shape=(im_size1, im_size2, channels))
    	opt = Adam(lr=2*1e-5)
        model.compile(optimizer=opt, loss='categorical_crossentropy', metrics=['accuracy'])
        model.fit（）

注意：

1.  `multiply([x, excitation])`中x的shape为（10,10,2048），excitation的shape为（1,1,2048），应保持它们的最后一维相同即2048相同。例子：如果用DesNet201，它的最后一层卷积出来的结果为（8,8,1920）（不包括全连接层），excitation 的Reshape为（1,1,1920）。
2.  fc2 = Activation(‘sigmoid’)(fc2) \#此处注意，为sigmoid函数。

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