阅读笔记6——通道混洗

一、逐点卷积

  当前先进的轻量化网络大都使用深度可分离卷积或组卷积，以降低网络的计算量，但这两种操作都无法改变特征图的通道数，因此需要使用1×1的卷积。总体来说，逐点的1×1卷积有如下两点特性：

• 可以促进通道之间的信息融合，改变通道至指定维度。

• 轻量化网络中1×1卷积占据了大量的计算，并且致使通道之间充满约束，一定程度上降低了模型的精度。

  为了进一步降低计算量，ShuffleNet提出了通道混洗的操作，通过通道混洗也可以完成通道之间信息的融合。

二、通道混洗

1. 实现思想

图2-1 通道混洗操作示意图

  图2-1中a图代表了常规的两个组卷积操作，可以看到，如果没有逐点的1×1卷积或者通道混洗，最终输出的特征仅由一部分输入通道的特征计算得出，这种操作阻碍了信息的流通，进而降低了特征的表达能力。

  因此，我们希望在一个组卷积之后，能够将特征图之间的通道信息进行融合，类似于图2-1中b操作，将每一个组的特征分散到不同的组之后，再进行下一组卷积，这样输出的特征就能够包含每一个组的特征，而通道混洗恰好能够实现这个过程，如图2-1的c所示。

2. 实现过程

  通道混洗可以通过几个常规的张量操作巧妙地实现，如图2-2所示。为了更好地讲解实现过程，这里对输入通道做了1-12的编号，一共包含3个组，每个组包含4个通道。

图2-2 通道混洗的具体实现过程

  下面详细介绍混洗过程中使用到的3个操作：

• Reshape：首先将输入通道的一个维度Reshape成两个维度，一个是卷积组数，一个是每个卷积包含的通道数。
• Transpose：将扩展出的两维进行置换。
• Flatten：将置换后的通道Flatten平展后即可完成最后的通道混洗。

3. 代码示例

def channel_shuffle(x, groups):batchsize, num_channels, height, width = x.data.size()channels_per_groups = num_channels // groups# Reshape操作，将通道扩展为两维x = x.view(batchsize, groups, channels_per_group, height, width)# Transpose操作，将组卷积两个维度进行置换x = torch.transpose(x, 1, 2).contiguous()# Flatten操作，两个维度平展成一个维度x = x.view(batchsize, -1, height, width)return x