Понимание CNN путем визуализации активаций класса с использованием GRAD_CAM - PullRequest
0 голосов
/ 06 апреля 2020

Я следил за блогом Куда смотрит CNN ? понимать и визуализировать активации класса, чтобы что-то предсказать. Данный пример работает очень хорошо.

Я разработал пользовательскую модель с использованием автоэнкодеров для схожести изображений. Модель принимает 2 изображения и прогнозирует балл за сходство. Модель имеет следующие слои:


Layer (type)                    Output Shape         Param #     Connected to                     
==================================================================================================
input_1 (InputLayer)            (None, 256, 256, 3)  0                                            
__________________________________________________________________________________________________
input_2 (InputLayer)            (None, 256, 256, 3)  0                                            
__________________________________________________________________________________________________
encoder (Sequential)            (None, 7, 7, 256)    3752704     input_1[0][0]                    
                                                                 input_2[0][0]                    
__________________________________________________________________________________________________
Merged_feature_map (Concatenate (None, 7, 7, 512)    0           encoder[1][0]                    
                                                                 encoder[2][0]                    
__________________________________________________________________________________________________
mnet_conv1 (Conv2D)             (None, 7, 7, 1024)   2098176     Merged_feature_map[0][0]         
__________________________________________________________________________________________________
batch_normalization_1 (BatchNor (None, 7, 7, 1024)   4096        mnet_conv1[0][0]                 
__________________________________________________________________________________________________
activation_1 (Activation)       (None, 7, 7, 1024)   0           batch_normalization_1[0][0]      
__________________________________________________________________________________________________
mnet_pool1 (MaxPooling2D)       (None, 3, 3, 1024)   0           activation_1[0][0]               
__________________________________________________________________________________________________
mnet_conv2 (Conv2D)             (None, 3, 3, 2048)   8390656     mnet_pool1[0][0]                 
__________________________________________________________________________________________________
batch_normalization_2 (BatchNor (None, 3, 3, 2048)   8192        mnet_conv2[0][0]                 
__________________________________________________________________________________________________
activation_2 (Activation)       (None, 3, 3, 2048)   0           batch_normalization_2[0][0]      
__________________________________________________________________________________________________
mnet_pool2 (MaxPooling2D)       (None, 1, 1, 2048)   0           activation_2[0][0]               
__________________________________________________________________________________________________
reshape_1 (Reshape)             (None, 1, 2048)      0           mnet_pool2[0][0]                 
__________________________________________________________________________________________________
fc1 (Dense)                     (None, 1, 256)       524544      reshape_1[0][0]                  
__________________________________________________________________________________________________
batch_normalization_3 (BatchNor (None, 1, 256)       1024        fc1[0][0]                        
__________________________________________________________________________________________________
activation_3 (Activation)       (None, 1, 256)       0           batch_normalization_3[0][0]      
__________________________________________________________________________________________________
dropout_1 (Dropout)             (None, 1, 256)       0           activation_3[0][0]               
__________________________________________________________________________________________________
fc2 (Dense)                     (None, 1, 128)       32896       dropout_1[0][0]                  
__________________________________________________________________________________________________
batch_normalization_4 (BatchNor (None, 1, 128)       512         fc2[0][0]                        
__________________________________________________________________________________________________
activation_4 (Activation)       (None, 1, 128)       0           batch_normalization_4[0][0]      
__________________________________________________________________________________________________
dropout_2 (Dropout)             (None, 1, 128)       0           activation_4[0][0]               
__________________________________________________________________________________________________
fc3 (Dense)                     (None, 1, 64)        8256        dropout_2[0][0]                  
__________________________________________________________________________________________________
batch_normalization_5 (BatchNor (None, 1, 64)        256         fc3[0][0]                        
__________________________________________________________________________________________________
activation_5 (Activation)       (None, 1, 64)        0           batch_normalization_5[0][0]      
__________________________________________________________________________________________________
dropout_3 (Dropout)             (None, 1, 64)        0           activation_5[0][0]               
__________________________________________________________________________________________________
fc4 (Dense)                     (None, 1, 1)         65          dropout_3[0][0]                  
__________________________________________________________________________________________________
batch_normalization_6 (BatchNor (None, 1, 1)         4           fc4[0][0]                        
__________________________________________________________________________________________________
activation_6 (Activation)       (None, 1, 1)         0           batch_normalization_6[0][0]      
__________________________________________________________________________________________________
dropout_4 (Dropout)             (None, 1, 1)         0           activation_6[0][0]               
__________________________________________________________________________________________________
reshape_2 (Reshape)             (None, 1)            0           dropout_4[0][0]                  
==================================================================================================

Уровень кодировщика состоит из следующих слоев:

conv2d_1
batch_normalization_1
activation_1
max_pooling2d_1
conv2d_2
batch_normalization_2
activation_2
max_pooling2d_2
conv2d_3
batch_normalization_3
activation_3
conv2d_4
batch_normalization_4
activation_4
conv2d_5
batch_normalization_5
activation_5
max_pooling2d_3

Я хочу изменить свою пользовательскую сеть, чтобы принимать один вход вместо два используют только часть энкодера и генерируют тепловые карты, чтобы понять, что изучила часть энкодера.

Таким образом, идея в том, что если сеть предсказывает «не похожие», я могу генерировать тепловые карты изображений одно за другим и сравнивать их.

Я сделал следующее:

Я передал два изображения в сеть и получил прогноз, как описано в блоге:

preds = model.predict([x, y])
class_idx = np.argmax(preds[0])
class_output = model.output[:, class_idx]

Установите последний сверточный слой и вычислить градиент выходного значения класса относительно карты объектов.

last_conv_layer = model.get_layer('encoder')
grads = K.gradients(class_output, last_conv_layer.get_output_at(-1))[0]

Вывод градиентов:

Tensor("gradients/Merged_feature_map/concat_grad/Slice_1:0", shape=(?, 7, 7, 256), dtype=float32)

Затем я сделал пул градиентов, как описано в блоге:

pooled_grads = K.mean(grads, axis=(0, 1, 2))
iterate = K.function([input_img], [pooled_grads, last_conv_layer.get_output_at(-1)[0]])

В этот момент, когда я проверял входы и выходы, он показывает следующее:

iterate.inputs
[<tf.Tensor 'input_1:0' shape=(?, 256, 256, 3) dtype=float32>]

iterate.outputs
[<tf.Tensor 'Mean:0' shape=(256,) dtype=float32>, <tf.Tensor 'strided_slice_1:0' shape=(7, 7, 256) dtype=float32>]

Но сейчас я получаю сообщение об ошибке в следующей строке кода:

pooled_grads_value, conv_layer_output_value = iterate([x])

Ошибка:

You must feed a value for placeholder tensor 'input_2' with dtype float and shape [?,256,256,3]
     [[{{node input_2}}]]

Кажется, что он запрашивает ввод второго изображения, но, как видно выше, 'iterate.inputs' - это только одно изображение.

Где я допустил ошибку? Как я могу ограничить это, чтобы принять только одно изображение? Или каким-либо другим способом решить задачу более сложным способом?

...