conv1d_transpose

paddle.nn.functional. conv1d_transpose ( x, weight, bias=None, stride=1, padding=0, output_padding=0, groups=1, dilation=1, output_size=None, data_format='NCL', name=None ) [源代码]

一维转置卷积层(Convlution1D transpose layer)

该层根据输入(input)、卷积核(kernel)和空洞大小(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NCL或NLC格式,其中N为批尺寸,C为通道数(channel),L为特征层长度。卷积核是MCL格式,M是输出图像通道数,C是输入图像通道数,L是卷积核长度。如果组数大于1,C等于输入图像通道数除以组数的结果。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)。欲了解转置卷积层细节,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。如果act不为None,则转置卷积计算之后添加相应的激活函数。

输入 \(X\) 和输出 \(Out\) 函数关系如下:

\[\begin{split}Out=\sigma (W*X+b)\\\end{split}\]
其中:
  • \(X\) : 输入,具有NCL或NLC格式的3-D Tensor

  • \(W\) : 卷积核,具有NCL格式的3-D Tensor

  • \(*\) : 卷积计算(注意:转置卷积本质上的计算还是卷积)

  • \(b\) : 偏置(bias),2-D Tensor,形状为 [M,1]

  • \(σ\) : 激活函数

  • \(Out\) : 输出值,NCL或NLC格式的3-D Tensor, 和 X 的形状可能不同

示例

  • 输入:

    输入Tensor的形状: \((N,C_{in}, L_{in})\)

    卷积核的形状 : \((C_{in}, C_{out}, L_f)\)

  • 输出:

    输出Tensor的形状 : \((N,C_{out}, L_{out})\)

其中

\[\begin{split}& L'_{out} = (L_{in}-1)*stride - padding * 2 + dilation*(L_f-1)+1\\ & L_{out}\in[L'_{out},L'_{out} + stride)\end{split}\]

如果 padding = "SAME":

\[L'_{out} = \frac{(L_{in} + stride - 1)}{stride}\]

如果 padding = "VALID":

\[L'_{out} = (L_{in}-1)*stride + dilation*(L_f-1)+1\]

注意:

如果output_size为None,则 \(L_{out}\) = \(L^\prime_{out}\) ;否则,指定的output_size(输出特征层的长度) \(L_{out}\) 应当介于 \(L^\prime_{out}\)\(L^\prime_{out} + stride\) 之间(不包含 \(L^\prime_{out} + stride\) )。

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。

如果指定了output_size, conv1d_transpose 可以自动计算卷积核的大小。

参数:
  • x (Tensor) - 输入是形状为 \([N, C, L]\)\([N, L, C]\) 的3-D Tensor,N是批尺寸,C是通道数,L是特征长度,数据类型为float16, float32或float64。

  • weight (Tensor) - 形状为 \([C, M/g, kL]\) 的卷积核(卷积核)。 M是输出通道数, g是分组的个数,kL是卷积核的长度。

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

  • stride (int|list|tuple,可选) - 步长大小。整数或包含一个整数的列表或元组。默认值:1。 - padding (int|list|tuple|str,可选) - 填充大小。可以是以下三种格式:(1)字符串,可以是"VALID"或者"SAME",表示填充算法,计算细节可参考下述 padding = "SAME"或 padding = "VALID" 时的计算公式。(2)整数,表示在输入特征两侧各填充 padding 大小的0。(3)包含一个整数的列表或元组,表示在输入特征两侧各填充 padding[0] 大小的0. 默认值:0。

  • output_padding (int|list|tuple, optional): 输出形状上尾部一侧额外添加的大小. 默认值: 0.

  • groups (int,可选) - 一维卷积层的组数。根据Alex Krizhevsky的深度卷积神经网络(CNN)论文中的成组卷积:当group=n,输入和卷积核分别根据通道数量平均分为n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,……,第n组卷积核和第n组输入进行卷积计算。默认值:1。

  • 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。整数或包含一个整数的列表或元组。默认值:1。

  • output_size (int|list|tuple,可选) - 输出特征的长度,整数或包含一个整数的列表或元组。如果为 None , 则会用 filter_size, paddingstride 计算出输出特征的长度。如果 output_sizefilter_size 同时被指定,则会遵循上述公式进行计算。output_sizefilter_size 不能同时被设置为 None 。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"NCL"和"NLC"。N是批尺寸,C是通道数,L是特征长度。默认值:"NCL"。

  • 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:3-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。

代码示例

import paddle
import paddle.nn.functional as F
import numpy as np

# shape: (1, 2, 4)
x=np.array([[[4, 0, 9, 7],
             [8, 0, 9, 2,]]]).astype(np.float32)
# shape: (2, 1, 2)
w=np.array([[[7, 0]],
            [[4, 2]]]).astype(np.float32)
x_var = paddle.to_tensor(x)
w_var = paddle.to_tensor(w)
y_var = F.conv1d_transpose(x_var, w_var)
print(y_var)

# [[[60. 16. 99. 75.  4.]]]