卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型參數(shù)量和運算量計算方法

本文是對卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型參數(shù)量和浮點運算量的計算推導公式和方法绣夺,使用API自動計算這些數(shù)據(jù)請移步另一篇博客:自動計算模型參數(shù)量森篷、FLOPs酝陈、乘加數(shù)以及所需內(nèi)存等數(shù)據(jù)

1.對CNN而言,每個卷積層的參數(shù)量計算如下:

params = C_o × (k_w × k_h × C_i +1)
其中C_o表示輸出通道數(shù)翼虫,C_i表示輸入通道數(shù)屑柔,k_w表示卷積核寬,k_h表示卷積核高珍剑。
括號內(nèi)的w × h × C_i表示一個卷積核的權重數(shù)量掸宛,+1表示bias,括號表示一個卷積核的參數(shù)量招拙,C_o ×表示該層有C_o個卷積核唧瘾。
若卷積核是方形的,即k_w = k_h = k别凤,則上式變?yōu)椋?br> params = C_o × (k^2 × C_i +1)
需要注意的是饰序,使用Batch Normalization時不需要bias,此時計算式中的+1項去除规哪。

2.對CNN而言求豫,每個卷積層的運算量計算如下:

FLOPs = [(C_i × k_w × k_h) + (C_i × k_w × k_h - 1) + 1] × C_o × W × H
FLOPs是英文floating point operations的縮寫,表示浮點運算量,中括號內(nèi)的值表示卷積操作計算出feature map中一個點所需要的運算量(乘法和加法)蝠嘉,C_i × k_w × k_h 表示一次卷積操作中的乘法運算量最疆,C_i × k_w × k_h - 1表示一次卷積操作中的加法運算量,+ 1 表示bias蚤告,W和H分別表示feature map的長和寬努酸,× C_o × W × H表示feature map的所有元素數(shù)。
若是方形卷積核罩缴,即k_w = k_h = k蚊逢,則有:
FLOPs = 2 × C_i × k^2 × C_o × W × H
上面是乘運算和加運算的總和,將一次乘運算或加運算都視作一次浮點運算箫章。
在計算機視覺論文中烙荷,常常將一個‘乘-加’組合視為一次浮點運算,英文表述為'Multi-Add'檬寂,運算量正好是上面的算法減半终抽,此時的運算量為:
FLOPs = C_i × k^2 × C_o × W × H

3.對全連接層而言,其參數(shù)量非常容易計算:

params = (I + 1) × O = I×O + O
值得注意的是桶至,最初由feature map flatten而來的向量視為第一層全連接層昼伴,即此處的I
可以這樣理解上式:每一個輸出神經(jīng)元連接著所有輸入神經(jīng)元镣屹,所以有I個權重圃郊,每個輸出神經(jīng)元還要加一個bias。
也可以這樣理解:每一層神經(jīng)元(O這一層)的權重數(shù)為I×O女蜈,bias數(shù)量為O持舆。

4.對全連接層而言,其運算量計算如下:

FLOPs = [I + (I-1) +1]×O = (2 × I) × O
其中 I = input\ nerons, O = output\ nerons
中括號的值表示計算出一個神經(jīng)元所需的運算量伪窖,第一個I表示乘法運算量逸寓,I-1表示加法運算量,+1表示bias覆山,×O表示計算O個神經(jīng)元的值竹伸。

分組卷積和深度分離卷積的情況待更……

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