经典网络模型1——ResNet 详解与复现

• Residual Network
• 残差网络
• residual block
• ResNet50 详解
• ResNet50 复现
• ResNet50 结构框图

Residual Network

简称 ResNet (残差网络)，何凯明团队于2015年提出的一种网络；
在 ImageNet 比赛 classification 任务上获得第一名；
目前在检测，分割，识别等领域里得到了广泛的应用；

🔗 论文地址：Deep Residual Learning for Image Recognition

残差网络

对于一个网络，如果简单地增加深度，就会导致梯度弥散或梯度爆炸，我们采取的解决方法是正则化；
随着网络层数进一步增加，又会出现模型退化问题，在训练集上的准确率出现饱和甚至下降的现象；

特点： 通过利用内部的残差块实现跳跃连接，解决神经网络深度加深带来的 模型退化 问题：

在之前的网络结构中采用的输入输出函数为：F(x)output1 = xinput
在残差网络中利用残差模块使输入输出函数为：F(x)output2 = F(x)output1 + xinput

xinput 直接跳过多层 加入到最后的输出 F(x)output2 单元当中，解决 F(x)output1 可能带来的模型退化问题

residual block

浅层网络： 采用的是左侧的 residual block 结构（18-layer、34-layer）
深层网络： 采用的是右侧的 residual block 结构（50-layer、101-layer、152-layer）

很有意思的是，这两个设计具有参数量：
左侧： （3 X 3 X 64）X 64 +（3 X 3 X 64）X 64 = 73728
右侧： （1 X 1 X 64）X 64 +（3 X 3 X 64）X 64 +（1 X 1 X 64）X 256 +（1 X 1 X 64）X 256 = 73728

可以对比 34-layer 和 50-layer 发现它们的参数量分别为 3.6 X 10⁹ 和 3.8 X 10⁹

ResNet50 详解

以下以 ResNet50 为代表进行介绍：

它是由 4 个 大block 组成 ；
每个 大block 分别由 [3, 4, 6, 3] 个 小block 组成 ；
每个 小block 都有 三个 卷积操作 ；
在网络开始前还有 一个 卷积操作 ；
层数：（3+4+6+3）X 3 + 1 = 50 layer ；

其中每个 大的 block 里面都是由两部分组成：Conv Block 和 Identity Block
Conv Block ：输入和输出维度不相同，不能串联，主要用于 改变网络维度 ；
Identity Block ：输入和输出维度相同，可以串联，主要用于 加深网络层数 ；

Conv Block 结构框图：

Identity Block 结构框图：

ResNet50 [3, 4, 6, 3]可以表示为：
conv2_x：Conv Block + Identity Block + Identity Block
conv3_x：Conv Block + Identity Block + Identity Block + Identity Block
conv4_x：Conv Block + Identity Block + Identity Block + Identity Block + Identity Block + Identity Block
conv5_x：Conv Block + Identity Block + Identity Block

ResNet50 结构框图：

ResNet50 复现

# Here is the code ：

ResNet50 结构框图