mindspore.nn.Conv3d
- class mindspore.nn.Conv3d(in_channels, out_channels, kernel_size, stride=1, pad_mode='same', padding=0, dilation=1, group=1, has_bias=False, weight_init='normal', bias_init='zeros', data_format='NCDHW')[源代码]
对输入Tensor计算三维卷积。该Tensor的shape通常为 \((N, C_{in}, D_{in}, H_{in}, W_{in})\) ,其中 \(N\) 为batch size, \(C_{in}\) 是空间维度。\(D_{in}, H_{in}, W_{in}\) 分别为特征层的深度、高度和宽度。对于每个batch中的Tensor,其shape为 \((C_{in}, D_{in}, H_{in}, W_{in})\) ,公式定义如下:
\[\text{out}(N_i, C_{\text{out}_j}) = \text{bias}(C_{\text{out}_j}) + \sum_{k = 0}^{C_{in} - 1} \text{ccor}({\text{weight}(C_{\text{out}_j}, k), \text{X}(N_i, k)})\]其中,\(ccor\) 为 cross-correlation , \(C_{in}\) 为输入空间维度, \(out_{j}\) 对应输出的第 \(j\) 个空间维度,\(j\) 的范围在 \([0, C_{out}-1]\) 内, \(\text{weight}(C_{\text{out}_j}, k)\) 是shape为 \((\text{kernel_size[0]}, \text{kernel_size[1]}, \text{kernel_size[2]})\) 的卷积核切片,其中 \(\text{kernel_size[0]}\) , \(\text{kernel_size[1]}\) 和 \(\text{kernel_size[2]}\) 是卷积核的深度、高度和宽度。 \(\text{bias}\) 为偏置参数, \(\text{X}\) 为输入Tensor。 完整卷积核的shape为 \((C_{out}, C_{in} / \text{group}, \text{kernel_size[0]}, \text{kernel_size[1]}, \text{kernel_size[2]})\) ,其中 group 是在空间维度上分割输入 x 的组数。 详细介绍请参考论文 Gradient Based Learning Applied to Document Recognition 。
说明
在Ascend平台上,目前只支持深度卷积场景下的分组卷积运算。也就是说,当 group>1 的场景下,必须要满足 in_channels = out_channels = group 的约束条件。
- 参数:
in_channels (int) - Conv3d层输入Tensor的空间维度。
out_channels (int) - Conv3d层输出Tensor的空间维度。
kernel_size (Union[int, tuple[int]]) - 指定三维卷积核的深度、高度和宽度。数据类型为int或包含三个整数的tuple。一个整数表示卷积核的深度、高度和宽度均为该值。包含三个整数的tuple分别表示卷积核的深度、高度和宽度。
stride (Union[int, tuple[int]]) - 三维卷积核的移动步长。数据类型为整型或三个整型的tuple。一个整数表示在深度、高度和宽度方向的移动步长均为该值。三个整数的tuple分别表示在深度、高度和宽度方向的移动步长。默认值:1。
pad_mode (str) - 指定填充模式。可选值为”same”、”valid”、”pad”。默认值:”same”。
same:输出的深度、高度和宽度分别与输入整除 stride 后的值相同。若设置该模式,padding 的值必须为0。
valid:在不填充的前提下返回有效计算所得的输出。不满足计算的多余像素会被丢弃。如果设置此模式,则 padding 的值必须为0。
pad:对输入进行填充。在输入的深度、高度和宽度方向上填充 padding 大小的0。如果设置此模式, padding 必须大于或等于0。
padding (Union(int, tuple[int])) - 输入的深度、高度和宽度方向上填充的数量。数据类型为int或包含6个整数的tuple。如果 padding 是一个整数,则前部、后部、顶部,底部,左边和右边的填充都等于 padding 。如果 padding 是6个整数的tuple,则前部、尾部、顶部、底部、左边和右边的填充分别等于填充padding[0]、padding[1]、padding[2]、padding[3]、padding[4]和padding[5]。值应该要大于等于0,默认值:0。
dilation (Union[int, tuple[int]]) - 三维卷积核膨胀尺寸。数据类型为int或三个整数的tuple。若取值 \(k > 1\),则kernel对每k个元素进行采样。在深度、高度和宽度方向上的取值范围分别为[1, D]、[1, H]和[1, W]。默认值:1。当前Ascend后端的深度维度只支持为1。
group (int) - 将过滤器拆分为组, in_channels 和 out_channels 必须可被 group 整除。默认值:1。
has_bias (bool) - Conv3d层是否添加偏置参数。默认值:False。
weight_init (Union[Tensor, str, Initializer, numbers.Number]) - 权重参数的初始化方法。它可以是Tensor,str,Initializer或numbers.Number。当使用str时,可选”TruncatedNormal”,”Normal”,”Uniform”,”HeUniform”和”XavierUniform”分布以及常量”One”和”Zero”分布的值,可接受别名”xavier_uniform”,”he_uniform”,”ones”和”zeros”。上述字符串大小写均可。更多细节请参考Initializer的值。默认值:”normal”。
bias_init (Union[Tensor, str, Initializer, numbers.Number]) - 偏置参数的初始化方法。可以使用的初始化方法与”weight_init”相同。更多细节请参考Initializer的值。默认值:”zeros”。
data_format (str) - 数据格式的可选值。目前仅支持”NCDHW”。
- 输入:
x (Tensor) - shape为 \((N, C_{in}, D_{in}, H_{in}, W_{in})\) 的Tensor。目前输入数据类型只支持float16和float32。
- 输出:
Tensor,shape为 \((N, C_{out}, D_{out}, H_{out}, W_{out})\) 。
pad_mode为”same”时:
\[\begin{split}\begin{array}{ll} \\ D_{out} = \left \lceil{\frac{D_{in}}{\text{stride[0]}}} \right \rceil \\ H_{out} = \left \lceil{\frac{H_{in}}{\text{stride[1]}}} \right \rceil \\ W_{out} = \left \lceil{\frac{W_{in}}{\text{stride[2]}}} \right \rceil \\ \end{array}\end{split}\]pad_mode为”valid”时:
\[\begin{split}\begin{array}{ll} \\ D_{out} = \left \lfloor{\frac{D_{in} - \text{dilation[0]} \times (\text{kernel_size[0]} - 1) } {\text{stride[0]}} + 1} \right \rfloor \\ H_{out} = \left \lfloor{\frac{H_{in} - \text{dilation[1]} \times (\text{kernel_size[1]} - 1) } {\text{stride[1]}} + 1} \right \rfloor \\ W_{out} = \left \lfloor{\frac{W_{in} - \text{dilation[2]} \times (\text{kernel_size[2]} - 1) } {\text{stride[2]}} + 1} \right \rfloor \\ \end{array}\end{split}\]pad_mode为”pad”时:
\[\begin{split}\begin{array}{ll} \\ D_{out} = \left \lfloor{\frac{D_{in} + padding[0] + padding[1] - (\text{dilation[0]} - 1) \times \text{kernel_size[0]} - 1 }{\text{stride[0]}} + 1} \right \rfloor \\ H_{out} = \left \lfloor{\frac{H_{in} + padding[2] + padding[3] - (\text{dilation[1]} - 1) \times \text{kernel_size[1]} - 1 }{\text{stride[1]}} + 1} \right \rfloor \\ W_{out} = \left \lfloor{\frac{W_{in} + padding[4] + padding[5] - (\text{dilation[2]} - 1) \times \text{kernel_size[2]} - 1 }{\text{stride[2]}} + 1} \right \rfloor \\ \end{array}\end{split}\]- 异常:
TypeError - in_channels 、 out_channels 或 group 不是int。
TypeError - kernel_size 、 stride 、 padding 或 dilation 既不是int也不是tuple。
ValueError - out_channels 、 kernel_size 、 stride 或 dilation 小于1。
ValueError - padding 小于0。
ValueError - pad_mode 不是”same”,”valid”或”pad”。
ValueError - padding 是长度不等于6的tuple。
ValueError - pad_mode 不等于”pad”且 padding 不等于(0, 0, 0, 0, 0, 0)。
ValueError - data_format 不是”NCDHW”。
- 支持平台:
Ascend
GPU
CPU
样例:
>>> x = Tensor(np.ones([16, 3, 10, 32, 32]), mindspore.float32) >>> conv3d = nn.Conv3d(in_channels=3, out_channels=32, kernel_size=(4, 3, 3)) >>> output = conv3d(x) >>> print(output.shape) (16, 32, 10, 32, 32)