tvm学习笔记(八):卷积操作

2023-12-23 10:48
文章标签 学习 操作 笔记 卷积 tvm

本文主要是介绍tvm学习笔记(八):卷积操作,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!

对于卷积神经网络中,卷积操作可能是最常见操作,具体原理可以去学习一下Andred NG的课程,建议搞计算机视觉方向的都去刷一波,具体过程如图1所示:

         

图1 'VALID'方式卷积操作过程

其实就是卷积核与图像待操作区域进行乘加操作,常见的卷积操作有两种形式,第一种是'VALID'的方式,如图1所示,第二种是'SAME'的方式,区别在于'SAME'方式会对输入进行填充,以保证卷积操作之后,输出的size和输入的size一致。

图2 'SAME'方式卷积操作过程

1、padding

先说一下填充padding,padding就是在原始图像四周填充0,对应于图2中虚线部分,使用tvm实现,代码如下:

def padding(X, ph, pw):assert len(X.shape) >= 2nh, nw = X.shape[-2], X.shape[-1]return tvm.compute((*X.shape[0:-2], nh + ph * 2, nw + pw * 2),lambda *i: tvm.if_then_else(tvm.any(i[-2] < ph, i[-2] >= nh + ph, i[-1] < pw, i[-1] >= nw + pw),0, X[i[:-2] + (i[-2] - ph, i[-1] - pw)]), name = 'PaddedX')

2、输出feature map尺寸计算

对于 输入size为n, 卷积核size为k, 填充size为p,卷积操作步长size为s,输出大小为:

o=floor(\frac{n-k+2*p}{s})+1

对应代码如下:

def conv_out_size(n, k, p, s):return (n - k + 2 * p) // s + 1

3、卷积操作

就是将卷积核与要操作的图像块进行乘加操作,对应于tvm代码为:

def conv(oc, ic, nh, nw, kh, kw, ph=0, pw=0, sh=1, sw=1):# reduction axesric = tvm.reduce_axis((0, ic), name='ric')rkh = tvm.reduce_axis((0, kh), name='rkh')rkw = tvm.reduce_axis((0, kw), name='rkw')# output height and widthoh = conv_out_size(nh, kh, ph, sh)ow = conv_out_size(nw, kw, pw, sw)# pad x and then conpute yX = tvm.placeholder((ic, nh, nw), name='x')K = tvm.placeholder((oc, ic, kh, kw), name='k')# 对输入填充PaddedX = padding(X, ph, pw) if ph * pw != 0 else XY = tvm.compute((oc, oh, ow),lambda c, i, j: tvm.sum(PaddedX[ric, i * sh + rkh, j * sw + rkw] * K[c, ric, rkh, rkw],axis=[ric, rkh, rkw]), name='Y')return X, K, Y, PaddedX

最后,看一下实际生成的伪代码:

import tvm
import numpy as np
import mxnet as mxdef padding(X, ph, pw):assert len(X.shape) >= 2nh, nw = X.shape[-2], X.shape[-1]return tvm.compute((*X.shape[0:-2], nh + ph * 2, nw + pw * 2),lambda *i: tvm.if_then_else(tvm.any(i[-2] < ph, i[-2] >= nh + ph, i[-1] < pw, i[-1] >= nw + pw),0, X[i[:-2] + (i[-2] - ph, i[-1] - pw)]), name = 'PaddedX')# 输入size:n
# 卷积核size:k
# 填充size:p
# 步长size:s
def conv_out_size(n, k, p, s):return (n - k + 2 * p) // s + 1def conv(oc, ic, nh, nw, kh, kw, ph=0, pw=0, sh=1, sw=1):# reduction axesric = tvm.reduce_axis((0, ic), name='ric')rkh = tvm.reduce_axis((0, kh), name='rkh')rkw = tvm.reduce_axis((0, kw), name='rkw')# output height and widthoh = conv_out_size(nh, kh, ph, sh)ow = conv_out_size(nw, kw, pw, sw)# pad x and then conpute yX = tvm.placeholder((ic, nh, nw), name='x')K = tvm.placeholder((oc, ic, kh, kw), name='k')# 对输入填充PaddedX = padding(X, ph, pw) if ph * pw != 0 else XY = tvm.compute((oc, oh, ow),lambda c, i, j: tvm.sum(PaddedX[ric, i * sh + rkh, j * sw + rkw] * K[c, ric, rkh, rkw],axis=[ric, rkh, rkw]), name='Y')return X, K, Y, PaddedXdef get_conv_data(oc, ic, n, k, p=0, s=1, constructor=None):np.random.seed(0)data = np.random.normal(size=(ic, n, n)).astype('float32')weight = np.random.normal(size=(oc, ic, k, k)).astype('float32')on = conv_out_size(n, k, p, s)out = np.empty((oc, on, on), dtype='float32')if constructor:data, weight, out = (constructor(x) for x in [data, weight, out])return data, weight, outoc, ic, n, k, p, s = 4, 6, 12, 3, 1, 1
X, K, Y, _ = conv(oc, ic, n, n, k, k, p, p, s, s)
sch = tvm.create_schedule(Y.op)
mod = tvm.build(sch, [X, K, Y])
print(tvm.lower(sch, [X, K, Y], simple_mode=True))data, weight, out = get_conv_data(oc, ic, n, k, p, s, tvm.nd.array)
mod(data, weight, out)def get_conv_data_mxnet(oc, ic, n, k, p, s, ctx='cpu'):ctx = getattr(mx, ctx)()data, weight, out = get_conv_data(oc, ic, n, k, p, s,lambda x: mx.nd.array(x, ctx=ctx))data, out = data.expand_dims(axis=0), out.expand_dims(axis=0)bias = mx.nd.zeros(out.shape[1], ctx=ctx)return data, weight, bias, outdef conv_mxnet(data, weight, bias, out, k, p, s):mx.nd.Convolution(data, weight, bias, kernel=(k, k), stride=(s, s),pad=(p, p), num_filter=out.shape[1], out=out)data, weight, bias, out_mx = get_conv_data_mxnet(oc, ic, n, k, p, s)
conv_mxnet(data, weight, bias, out_mx, k, p, s)
np.testing.assert_allclose(out_mx[0].asnumpy(), out.asnumpy(), atol=1e-5)

输出为:

// attr [PaddedX] storage_scope = "global"
allocate PaddedX[float32 * 1176]
produce PaddedX {for (i0, 0, 6) {for (i1, 0, 14) {for (i2, 0, 14) {PaddedX[(((i0*196) + (i1*14)) + i2)] = tvm_if_then_else(((((i1 < 1) |
| (13 <= i1)) || (i2 < 1)) || (13 <= i2)), 0f, x[((((i0*144) + (i1*12)) + i2) - 13)])      }}}
}
produce Y {for (c, 0, 4) {for (i, 0, 12) {for (j, 0, 12) {Y[(((c*144) + (i*12)) + j)] = 0ffor (ric, 0, 6) {for (rkh, 0, 3) {for (rkw, 0, 3) {Y[(((c*144) + (i*12)) + j)] = (Y[(((c*144) + (i*12)) + j)] + (P
addedX[(((((ric*196) + (i*14)) + (rkh*14)) + j) + rkw)]*k[((((c*54) + (ric*9)) + (rkh*3)) + rkw)]))            }}}}}}
}

 

参考资料:

[1] https://blog.csdn.net/kingroc/article/details/88192878

[2] http://tvm.d2l.ai.s3-website-us-west-2.amazonaws.com/

这篇关于tvm学习笔记(八):卷积操作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/527758

相关文章

使用Java将各种数据写入Excel表格的操作示例

《使用Java将各种数据写入Excel表格的操作示例》在数据处理与管理领域,Excel凭借其强大的功能和广泛的应用,成为了数据存储与展示的重要工具,在Java开发过程中,常常需要将不同类型的数据,本文... 目录前言安装免费Java库1. 写入文本、或数值到 Excel单元格2. 写入数组到 Excel表格

Python中pywin32 常用窗口操作的实现

《Python中pywin32常用窗口操作的实现》本文主要介绍了Python中pywin32常用窗口操作的实现,pywin32主要的作用是供Python开发者快速调用WindowsAPI的一个... 目录获取窗口句柄获取最前端窗口句柄获取指定坐标处的窗口根据窗口的完整标题匹配获取句柄根据窗口的类别匹配获取句

Python位移操作和位运算的实现示例

《Python位移操作和位运算的实现示例》本文主要介绍了Python位移操作和位运算的实现示例,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一... 目录1. 位移操作1.1 左移操作 (<<)1.2 右移操作 (>>)注意事项:2. 位运算2.1

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

Python ZIP文件操作技巧详解

《PythonZIP文件操作技巧详解》在数据处理和系统开发中,ZIP文件操作是开发者必须掌握的核心技能,Python标准库提供的zipfile模块以简洁的API和跨平台特性,成为处理ZIP文件的首选... 目录一、ZIP文件操作基础三板斧1.1 创建压缩包1.2 解压操作1.3 文件遍历与信息获取二、进阶技

Java中字符串转时间与时间转字符串的操作详解

《Java中字符串转时间与时间转字符串的操作详解》Java的java.time包提供了强大的日期和时间处理功能,通过DateTimeFormatter可以轻松地在日期时间对象和字符串之间进行转换,下面... 目录一、字符串转时间(一)使用预定义格式(二)自定义格式二、时间转字符串(一)使用预定义格式(二)自

Java字符串操作技巧之语法、示例与应用场景分析

《Java字符串操作技巧之语法、示例与应用场景分析》在Java算法题和日常开发中,字符串处理是必备的核心技能,本文全面梳理Java中字符串的常用操作语法,结合代码示例、应用场景和避坑指南,可快速掌握字... 目录引言1. 基础操作1.1 创建字符串1.2 获取长度1.3 访问字符2. 字符串处理2.1 子字

Python 中的 with open文件操作的最佳实践

《Python中的withopen文件操作的最佳实践》在Python中,withopen()提供了一个简洁而安全的方式来处理文件操作,它不仅能确保文件在操作完成后自动关闭,还能处理文件操作中的异... 目录什么是 with open()?为什么使用 with open()?使用 with open() 进行

Linux ls命令操作详解

《Linuxls命令操作详解》通过ls命令,我们可以查看指定目录下的文件和子目录,并结合不同的选项获取详细的文件信息,如权限、大小、修改时间等,:本文主要介绍Linuxls命令详解,需要的朋友可... 目录1. 命令简介2. 命令的基本语法和用法2.1 语法格式2.2 使用示例2.2.1 列出当前目录下的文

利用Python快速搭建Markdown笔记发布系统

《利用Python快速搭建Markdown笔记发布系统》这篇文章主要为大家详细介绍了使用Python生态的成熟工具,在30分钟内搭建一个支持Markdown渲染、分类标签、全文搜索的私有化知识发布系统... 目录引言:为什么要自建知识博客一、技术选型:极简主义开发栈二、系统架构设计三、核心代码实现(分步解析