深度学习基础知识 BatchNorm、LayerNorm、GroupNorm的用法解析

本文主要是介绍深度学习基础知识 BatchNorm、LayerNorm、GroupNorm的用法解析,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

深度学习基础知识 BatchNorm、LayerNorm、GroupNorm的用法解析

  • 1、BatchNorm
  • 2、LayerNorm
  • 3、GroupNorm
    • 用法:

BatchNorm、LayerNorm 和 GroupNorm 都是深度学习中常用的归一化方式。
它们通过将输入归一化到均值为 0 和方差为 1 的分布中,来防止梯度消失和爆炸,并提高模型的泛化能力

1、BatchNorm

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

import numpy as np
import torch.nn as nn
import torchdef bn_process(feature, mean, var):feature_shape = feature.shapefor i in range(feature_shape[1]):# [batch, channel, height, width]feature_t = feature[:, i, :, :] # 得到每一个channel的height和widthmean_t = feature_t.mean()# 总体标准差std_t1 = feature_t.std()# 样本标准差std_t2 = feature_t.std(ddof=1)# bn process# 这里记得加上eps和pytorch保持一致feature[:, i, :, :] = (feature[:, i, :, :] - mean_t) / np.sqrt(std_t1 ** 2 + 1e-5)# update calculating mean and varmean[i] = mean[i] * 0.9 + mean_t * 0.1var[i] = var[i] * 0.9 + (std_t2 ** 2) * 0.1print(feature)# 随机生成一个batch为2,channel为2,height=width=2的特征向量
# [batch, channel, height, width]
feature1 = torch.randn(2, 2, 2, 2)
# 初始化统计均值和方差
calculate_mean = [0.0, 0.0]
calculate_var = [1.0, 1.0]
# print(feature1.numpy())# 注意要使用copy()深拷贝
bn_process(feature1.numpy().copy(), calculate_mean, calculate_var)bn = nn.BatchNorm2d(2, eps=1e-5)
output = bn(feature1)
print(output)

显示结果如下:
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

代码:

import torch
import torch.nn as nn
import numpy as npfeatuer_array=(np.random.rand(2,4,2,2)).astype(np.float32)
print(featuer_array.dtype)featuer_tensor=torch.tensor(featuer_array,dtype=torch.float32)
bn_out=nn.BatchNorm2d( num_features=featuer_array.shape[1],eps=1e-5)(featuer_tensor)
print(bn_out)print("-----")for i in range(featuer_array.shape[1]):channel=featuer_array[:,i,:,:]mean=channel.mean()var=channel.var()print(f"mean---{mean},var---{var}")featuer_array[:,i,:,:]=(channel-mean) / np.sqrt(var + 1e-5)
print(featuer_array)

打印结果:
在这里插入图片描述

2、LayerNorm

Transformer block 中会使用到 LayerNorm , 一般输入尺寸形为 :(batch_size, token_num, dim),会在最后一个维度做 归一化,其中dim维度为token的特征向量: nn.LayerNorm(dim)

在这里插入图片描述

import torch
import torch.nn as nn
import numpy as npfeature_array=(np.random.rand(2,3,2,2).astype(np.float32))# 需要将其转化为[batch,token_num,dim]的形式
feature_array=feature_array.reshape((2,3,-1)).transpose(0,2,1)
print(feature_array.shape)   # (2, 4, 3)feature_tensor=torch.tensor(feature_array.copy(),dtype=torch.float32)layer_norm=nn.LayerNorm(normalized_shape=feature_array.shape[2])(feature_tensor)
print(layer_norm)print("\n","*"*50,"\n")
batch,token_num,dim=feature_array.shapefeature_array=feature_array.reshape((-1,dim))
for i in range(batch * token_num):mean=feature_array[i,:].mean()var=feature_array[i,:].var()print(f"mean----{mean},var----{var}")feature_array[i,:]=(feature_array[i,:]-mean) / np.sqrt(var + 1e-5)
print(feature_array.reshape(batch,token_num,dim))

打印效果如下所示:
在这里插入图片描述

3、GroupNorm

在这里插入图片描述

用法:

torch.nn.GroupNorm:将channel切分成许多组进行归一化
torch.nn.GroupNorm(num_groups,num_channels)
num_groups:组数
num_channels:通道数量
在这里插入图片描述
代码:

import torch
import torch.nn as nn
import numpy as npfeature_array=(np.random.rand(2,4,2,2)).astype(np.float32)
print(feature_array.dtype)feature_tensor=torch.tensor(feature_array.copy(),dtype=torch.float32)
group_result=nn.GroupNorm(num_groups=2,num_channels=feature_array.shape[1])(feature_tensor)
print(group_result)feature_array = feature_array.reshape((2, 2, 2, 2, 2)).reshape((4, 2, 2, 2))for i in range(feature_array.shape[0]):channel = feature_array[i, :, :, :]mean = feature_array[i, :, :, :].mean()var = feature_array[i, :, :, :].var()print(mean)print(var)feature_array[i, :, :, :] = (feature_array[i, :, :, :] - mean) / np.sqrt(var + 1e-5)
feature_array = feature_array.reshape((2, 2, 2, 2, 2)).reshape((2, 4, 2, 2))
print(feature_array)

打印结果:

在这里插入图片描述

这篇关于深度学习基础知识 BatchNorm、LayerNorm、GroupNorm的用法解析的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/182497

相关文章

SpringBoot3.4配置校验新特性的用法详解

《SpringBoot3.4配置校验新特性的用法详解》SpringBoot3.4对配置校验支持进行了全面升级,这篇文章为大家详细介绍了一下它们的具体使用,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以参考... 目录基本用法示例定义配置类配置 application.yml注入使用嵌套对象与集合元素深度校验开发

Qt实现网络数据解析的方法总结

《Qt实现网络数据解析的方法总结》在Qt中解析网络数据通常涉及接收原始字节流,并将其转换为有意义的应用层数据,这篇文章为大家介绍了详细步骤和示例,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录1. 网络数据接收2. 缓冲区管理(处理粘包/拆包)3. 常见数据格式解析3.1 jsON解析3.2 XML解析3.3 自定义

SpringBoot UserAgentUtils获取用户浏览器的用法

《SpringBootUserAgentUtils获取用户浏览器的用法》UserAgentUtils是于处理用户代理(User-Agent)字符串的工具类,一般用于解析和处理浏览器、操作系统以及设备... 目录介绍效果图依赖封装客户端工具封装IP工具实体类获取设备信息入库介绍UserAgentUtils

Golang HashMap实现原理解析

《GolangHashMap实现原理解析》HashMap是一种基于哈希表实现的键值对存储结构,它通过哈希函数将键映射到数组的索引位置,支持高效的插入、查找和删除操作,:本文主要介绍GolangH... 目录HashMap是一种基于哈希表实现的键值对存储结构,它通过哈希函数将键映射到数组的索引位置,支持

Java学习手册之Filter和Listener使用方法

《Java学习手册之Filter和Listener使用方法》:本文主要介绍Java学习手册之Filter和Listener使用方法的相关资料,Filter是一种拦截器,可以在请求到达Servl... 目录一、Filter(过滤器)1. Filter 的工作原理2. Filter 的配置与使用二、Listen

Java中的@SneakyThrows注解用法详解

《Java中的@SneakyThrows注解用法详解》:本文主要介绍Java中的@SneakyThrows注解用法的相关资料,Lombok的@SneakyThrows注解简化了Java方法中的异常... 目录前言一、@SneakyThrows 简介1.1 什么是 Lombok?二、@SneakyThrows

Python使用getopt处理命令行参数示例解析(最佳实践)

《Python使用getopt处理命令行参数示例解析(最佳实践)》getopt模块是Python标准库中一个简单但强大的命令行参数处理工具,它特别适合那些需要快速实现基本命令行参数解析的场景,或者需要... 目录为什么需要处理命令行参数?getopt模块基础实际应用示例与其他参数处理方式的比较常见问http

Python中的getopt模块用法小结

《Python中的getopt模块用法小结》getopt.getopt()函数是Python中用于解析命令行参数的标准库函数,该函数可以从命令行中提取选项和参数,并对它们进行处理,本文详细介绍了Pyt... 目录getopt模块介绍getopt.getopt函数的介绍getopt模块的常用用法getopt模

Python利用ElementTree实现快速解析XML文件

《Python利用ElementTree实现快速解析XML文件》ElementTree是Python标准库的一部分,而且是Python标准库中用于解析和操作XML数据的模块,下面小编就来和大家详细讲讲... 目录一、XML文件解析到底有多重要二、ElementTree快速入门1. 加载XML的两种方式2.

mysql中的group by高级用法

《mysql中的groupby高级用法》MySQL中的GROUPBY是数据聚合分析的核心功能,主要用于将结果集按指定列分组,并结合聚合函数进行统计计算,下面给大家介绍mysql中的groupby用法... 目录一、基本语法与核心功能二、基础用法示例1. 单列分组统计2. 多列组合分组3. 与WHERE结合使