conv3d_transpose

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API属性：声明式编程(静态图)专用API

paddle.fluid.layers.conv3d_transpose ( input, num_filters, output_size=None, filter_size=None, padding=0, stride=1, dilation=1, groups=None, param_attr=None, bias_attr=None, use_cudnn=True, act=None, name=None, data_format=’NCDHW’ ) [源代码]

三维转置卷积层（Convlution3D transpose layer)

该层根据输入（input）、滤波器（filter）和卷积核膨胀比例（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NCDHW或者NDHWC格式。其中N为批尺寸，C为通道数（channel），D为特征深度，H为特征层高度，W为特征层宽度。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）。欲了解卷积转置层细节，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

和输出

函数关系如下：

其中：

• 

  : 输入，具有NCDHW或NDHWC格式的5-D Tensor

• 

  : 滤波器，具有NCDHW格式的5-D Tensor

• 

  : 卷积操作（注意：转置卷积本质上的计算还是卷积）

• 

  : 偏置（bias），2-D Tensor，形状为 [M,1]

• 

  : 激活函数

• 

  : 输出值，NCDHW或NDHWC格式的5-D Tensor，和 X 的形状可能不同

示例

输入:

输入的shape：

滤波器的shape：

输出:

输出的shape：

其中：

如果 padding = “SAME”:

如果 padding = “VALID”:

注意：

如果output_size为None，则

\=

,

\=

,

\=

;否则，指定的output_size_depth（输出特征层的深度）

应当介于

和

之间（不包含

），指定的output_size_height（输出特征层的高）

应当介于

和

之间（不包含

）, 并且指定的output_size_width（输出特征层的宽）

应当介于

和

之间（不包含

）。

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。

如果指定了output_size， conv3d_transpose 可以自动计算滤波器的大小。

参数

• input （Variable）- 形状为

  

  或

  

  的5-D Tensor，N是批尺寸，C是通道数，D是特征深度，H是特征高度，W是特征宽度，数据类型：float32或float64。

• num_filters (int) - 滤波器（卷积核）的个数，与输出的图片的通道数相同。
• output_size (int|tuple，可选) - 输出图片的大小。如果output_size是一个元组，则必须包含三个整型数，（output_size_depth，output_size_height，output_size_width）。如果output_size=None，则内部会使用filter_size、padding和stride来计算output_size。如果output_size和filter_size是同时指定的，那么它们应满足上面的公式。默认：None。output_size和filter_size不能同时为None。
• filter_size (int|tuple，可选) - 滤波器大小。如果filter_size是一个元组，则必须包含三个整型数，（filter_size_depth，filter_size_height, filter_size_width）。否则，filter_size_depth = filter_size_height = filter_size_width = filter_size。如果filter_size=None，则必须指定output_size， conv2d_transpose 内部会根据output_size、padding和stride计算出滤波器大小。默认：None。output_size和filter_size不能同时为None。
• padding (int|list|tuple|str，可选) - 填充padding大小。padding参数在输入特征层每边添加 dilation * (kernel_size - 1) - padding 个0。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5个二元组：当 data_format 为”NCDHW”时为 [[0,0], [0,0], [pad_depth_front, pad_depth_back], [pad_height_top, pad_height_bottom], [pad_width_left, pad_width_right]]，当 data_format 为”NDHWC”时为[[0,0], [pad_depth_front, pad_depth_back], [pad_height_top, pad_height_bottom], [pad_width_left, pad_width_right], [0,0]]；(2)包含6个整数值：[pad_depth_front, pad_depth_back, pad_height_top, pad_height_bottom, pad_width_left, pad_width_right]；(3)包含3个整数值：[pad_depth, pad_height, pad_width]，此时 pad_depth_front = pad_depth_back = pad_depth, pad_height_top = pad_height_bottom = pad_height, pad_width_left = pad_width_right = pad_width。若为一个整数，pad_depth = pad_height = pad_width = padding。默认值：0。
• stride (int|tuple，可选) - 步长stride大小。滤波器和输入进行卷积计算时滑动的步长。如果stride是一个元组，那么元组的形式为(stride_depth，stride_height，stride_width)。否则，stride_depth = stride_height = stride_width = stride。默认：stride = 1。
• dilation (int|tuple，可选) - 膨胀比例dilation大小。空洞卷积时会指该参数，滤波器对输入进行卷积时，感受野里每相邻两个特征点之间的空洞信息，根据 可视化效果图 较好理解。如果膨胀比例dilation是一个元组，那么元组的形式为(dilation_depth，dilation_height， dilation_width)。否则，dilation_depth = dilation_height = dilation_width = dilation。默认:dilation= 1。
• groups (int，可选) - 三维转置卷积层的组数。从Alex Krizhevsky的CNN Deep论文中的群卷积中受到启发，当group=2时，输入和滤波器分别根据通道数量平均分为两组，第一组滤波器和第一组输入进行卷积计算，第二组滤波器和第二组输入进行卷积计算。默认：group = 1。
• param_attr (ParamAttr，可选) ：指定权重参数属性的对象。默认值为None，表示使用默认的权重参数属性。具体用法请参见 ParamAttr 。conv3d_transpose算子默认的权重初始化是Xavier。
• bias_attr （ParamAttr|False，可选）- 指定偏置参数属性的对象。默认值为None，表示使用默认的偏置参数属性。具体用法请参见 ParamAttr 。conv3d_transpose算子默认的偏置初始化是0.0。
• use_cudnn (bool，可选) - 是否使用cudnn内核，只有已安装cudnn库时才有效。默认：True。
• act (str，可选) - 激活函数类型，如果设置为None，则不使用激活函数。默认：None。
• name (str，可选) – 具体用法请参见 cn_api_guide_Name ，一般无需设置，默认值为None。
• 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”NCDHW”和”NDHWC”。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：”NCDHW”。

返回

5-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。

返回类型

Variable

抛出异常

• ValueError - 如果输入的shape、filter_size、stride、padding和groups不匹配。
• ValueError - 如果 data_format 既不是”NCDHW”也不是”NDHWC”。
• ValueError - 如果 padding 是字符串，既不是”SAME”也不是”VALID”。
• ValueError - 如果 padding 含有5个二元组，与批尺寸对应维度的值不为0或者与通道对应维度的值不为0。
• ValueError - 如果 output_size 和 filter_size 同时为None。
• ShapeError - 如果输入不是5-D Tensor。
• ShapeError - 如果输入和滤波器的维度大小不相同。
• ShapeError - 如果输入的维度大小与 stride 之差不是2。

代码示例

import paddle.fluid as fluid
import numpy as np
data = fluid.layers.data(name='data', shape=[3, 12, 32, 32], dtype='float32')
param_attr = fluid.ParamAttr(name='conv3d.weight', initializer=fluid.initializer.Xavier(uniform=False), learning_rate=0.001)
res = fluid.layers.conv3d_transpose(input=data, num_filters=2, filter_size=3, act="relu", param_attr=param_attr)
place = fluid.CPUPlace()
exe = fluid.Executor(place)
exe.run(fluid.default_startup_program())
x = np.random.rand(1, 3, 12, 32, 32).astype("float32")
output = exe.run(feed={"data": x}, fetch_list=[res])
print(output)