conv2d_transpose

paddle.nn.functional. conv2d_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]

二维转置卷积层（Convlution2D 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 NCHW 或 NHWC 格式，其中 N 为批尺寸，C 为通道数（channel），H 为特征层高度，W 为特征层宽度。卷积核是 MCHW 格式，M 是输出图像通道数，C 是输入图像通道数，H 是卷积核高度，W 是卷积核宽度。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 NCHW 或 NHWC 格式的 4-D Tensor

  • \(W\)：卷积核，具有 NCHW 格式的 4-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，NCHW 或 NHWC 格式的 4-D Tensor，和 X 的形状可能不同

示例

  • 输入：

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

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

  • 输出：

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

其中

\[\begin{split}& H'_{out} = (H_{in}-1)*strides[0] - pad\_height\_top - pad\_height\_bottom + dilations[0]*(H_f-1)+1\\ & W'_{out} = (W_{in}-1)*strides[1]- pad\_width\_left - pad\_width\_right + dilations[1]*(W_f-1)+1 \\ & H_{out}\in[H'_{out},H'_{out} + strides[0])\\ & W_{out}\in[W'_{out},W'_{out} + strides[1])\\\end{split}\]

如果 padding = "SAME":

\[\begin{split}& H'_{out} = \frac{(H_{in} + stride[0] - 1)}{stride[0]}\\ & W'_{out} = \frac{(W_{in} + stride[1] - 1)}{stride[1]}\\\end{split}\]

如果 padding = "VALID":

\[\begin{split}& H'_{out} = (H_{in}-1)*strides[0] + dilations[0]*(H_f-1)+1\\ & W'_{out} = (W_{in}-1)*strides[1] + dilations[1]*(W_f-1)+1 \\\end{split}\]

注意：

如果 output_size 为 None，则 \(H_{out}\) = \(H^\prime_{out}\) , \(W_{out}\) = \(W^\prime_{out}\)；否则，指定的 output_size_height（输出特征层的高） \(H_{out}\) 应当介于 \(H^\prime_{out}\) 和 \(H^\prime_{out} + strides[0]\) 之间（不包含 \(H^\prime_{out} + strides[0]\) ），并且指定的 output_size_width（输出特征层的宽） \(W_{out}\) 应当介于 \(W^\prime_{out}\) 和 \(W^\prime_{out} + strides[1]\) 之间（不包含 \(W^\prime_{out} + strides[1]\) ）。

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) - 输入是形状为 \([N, C, H, W]\) 或 \([N, H, W, C]\) 的 4-D Tensor，N 是批尺寸，C 是通道数，H 是特征高度，W 是特征宽度，数据类型为 float16, float32 或 float64。

  • weight (Tensor) - 形状为 \([C, M/g, kH, kW]\) 的卷积核（卷积核）。 M 是输出通道数，g 是分组的个数，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：\([M,]\) 。

  • stride (int|list|tuple，可选) - 步长大小。如果 stride 为元组，则必须包含两个整型数，分别表示垂直和水平滑动步长。否则，表示垂直和水平滑动步长均为 stride。默认值：1。

  • padding (int|list|tuple|str，可选) - 填充大小。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 4 个二元组：当 data_format 为"NCHW"时为 [[0,0], [0,0], [padding_height_top, padding_height_bottom], [padding_width_left, padding_width_right]]，当 data_format 为"NHWC"时为[[0,0], [padding_height_top, padding_height_bottom], [padding_width_left, padding_width_right], [0,0]]；(2)包含 4 个整数值：[padding_height_top, padding_height_bottom, padding_width_left, padding_width_right]；(3)包含 2 个整数值：[padding_height, padding_width]，此时 padding_height_top = padding_height_bottom = padding_height， padding_width_left = padding_width_right = padding_width。若为一个整数，padding_height = padding_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) - 二维卷积层的组数。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。

  • 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"。

  • 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), ``padding 和 stride 计算出输出特征图的尺寸。默认值：None。

  • name (str，可选) - 具体用法请参见 Name，一般无需设置，默认值为 None。

返回

4-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

x_var = paddle.randn((2, 3, 8, 8), dtype='float32')
w_var = paddle.randn((3, 6, 3, 3), dtype='float32')

y_var = F.conv2d_transpose(x_var, w_var)
y_np = y_var.numpy()

print(y_np.shape)
# (2, 6, 10, 10)