import torch import torch.nn as nn class CBAM(nn.Module): def __init__(self, channels, reduction=16): super(CBAM, self).__init__() self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1) self.max_pool = nn.AdaptiveMaxPool2d(1) self.fc = nn.Sequential( nn.Linear(channels, channels // reduction), nn.ReLU(inplace=True), nn.Linear(channels // reduction, channels) ) self.sigmoid = nn.Sigmoid() def forward(self, x): avg_out = self.fc(self.avg_pool(x).view(x.size(0), -1)) max_out = self.fc(self.max_pool(x).view(x.size(0), -1)) out = avg_out + max_out channel_att = self.sigmoid(out).unsqueeze(2).unsqueeze(3) x = x * channel_att return x class ResNet50_CBAM(nn.Module): def __init__(self, num_classes=1000, torchvision=None): super(ResNet50_CBAM, self).__init__() self.base = torchvision.models.resnet50(pretrained=True) self.cbam1 = CBAM(256) self.cbam2 = CBAM(512) self.cbam3 = CBAM(1024) self.cbam4 = CBAM(2048) self.fc = ArcFace(2048, num_classes) def forward(self, x): x = self.base.conv1(x) x = self.base.bn1(x) x = self.base.relu(x) x = self.base.maxpool(x) x = self.base.layer1(x) x = self.cbam1(x) x = self.base.layer2(x) x = self.cbam2(x) x = self.base.layer3(x) x = self.cbam3(x) x = self.base.layer4(x) x = self.cbam4(x) x = self.base.avgpool(x) x = torch.flatten(x, 1) x = self.fc(x) return x torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F from torch.nn import Parameter class ArcFace(nn.Module): def __init__(self, in_features, out_features, s=30.0, m=0.50): super(ArcFace, self).__init__() self.in_features = in_features self.out_features = out_features self.s = s self.m = m self.weight = Parameter(torch.FloatTensor(out_features, in_features)) nn.init.xavier_uniform_(self.weight) def forward(self, input, label=None): cosine = F.linear(F.normalize(input), F.normalize(self.weight)) if label is None: return cosine * self.s phi = torch.acos(torch.clamp(cosine, -1.0 + 1e-7, 1.0 - 1e-7)) one_hot = torch.zeros(cosine.size(), device=input.device) one_hot.scatter_(1, label.view(-1, 1), 1) output = (one_hot * (phi + self.m) + (1.0 - one_hot) * phi).cos() output *= self.s return output import torch import torch.nn as nn class CBAM(nn.Module): def __init__(self, channels, reduction=16): super(CBAM, self).__init__() self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1) self.max_pool = nn.AdaptiveMaxPool2d(1) self.fc = nn.Sequential( nn.Linear(channels, channels // reduction), nn.ReLU(inplace=True), nn.Linear(channels // reduction, channels) ) self.sigmoid = nn.Sigmoid() def forward(self, x): avg_out = self.fc(self.avg_pool(x).view(x.size(0), -1)) max_out = self.fc(self.max_pool(x).view(x.size(0), -1)) out = avg_out + max_out channel_att = self.sigmoid(out).unsqueeze(2).unsqueeze(3) x = x * channel_att return x class ResNet50_CBAM(nn.Module): def __init__(self, num_classes=1000, torchvision=None): super(ResNet50_CBAM, self).__init__() self.base = torchvision.models.resnet50(pretrained=True) self.cbam1 = CBAM(256) self.cbam2 = CBAM(512) self.cbam3 = CBAM(1024) self.cbam4 = CBAM(2048) self.fc = ArcFace(2048, num_classes) def forward(self, x): x = self.base.conv1(x) x = self.base.bn1(x) x = self.base.relu(x) x = self.base.maxpool(x) x = self.base.layer1(x) x = self.cbam1(x) x = self.base.layer2(x) x = self.cbam2(x) x = self.base.layer3(x) x = self.cbam3(x) x = self.base.layer4(x) x = self.cbam4(x) x = self.base.avgpool(x) x = torch.flatten(x, 1) x = self.fc(x) return x torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F from torch.nn import Parameter class ArcFace(nn.Module): def __init__(self, in_features, out_features, s=30.0, m=0.50): super(ArcFace, self).__init__() self.in_features = in_features self.out_features = out_features self.s = s self.m = m self.weight = Parameter(torch.FloatTensor(out_features, in_features)) nn.init.xavier_uniform_(self.weight) def forward(self, input, label=None): cosine = F.linear(F.normalize(input), F.normalize(self.weight)) if label is None: return cosine * self.s phi = torch.acos(torch.clamp(cosine, -1.0 + 1e-7, 1.0 - 1e-7)) one_hot = torch.zeros(cosine.size(), device=input.device) one_hot.scatter_(1, label.view(-1, 1), 1) output = (one_hot * (phi + self.m) + (1.0 - one_hot) * phi).cos() output *= self.s return output
时间: 2025-07-19 11:32:25 浏览: 23
<think>我们被提供了一个包含两个主要模块的代码:CBAM(卷积注意力模块)和ResNet50_CBAM(集成了CBAM的ResNet50模型),以及ArcFace损失函数。代码中似乎有一些重复的部分,但整体结构是清晰的。
主要问题:用户没有明确提出问题,只是提供了代码。因此,我们需要根据代码内容推测用户可能的意图,并给出解释或改进建议。
可能的意图:
1. 解释代码:用户可能希望理解这段代码的结构和功能。
2. 代码错误:用户可能在运行代码时遇到问题,需要调试。
3. 改进建议:用户可能希望得到关于如何优化或正确使用这段代码的建议。
观察代码:
- CBAM模块:只实现了通道注意力部分(没有空间注意力),这是CBAM的简化版本。
- ResNet50_CBAM:在ResNet50的每个残差块组(layer1到layer4)之后添加了CBAM模块。注意,在base.layer1之后立即应用CBAM,然后才进入下一个layer,这与原始CBAM论文中在残差块内部添加的方式可能不同。
- ArcFace:用于分类头,但注意在ResNet50_CBAM中,self.fc被设置为ArcFace层。
潜在问题:
1. 在ResNet50_CBAM的__init__中,参数`torchvision`被用来调用`torchvision.models.resnet50`,但未检查是否为None,可能导致错误。
2. 在forward方法中,每个残差块组(layer)之后立即应用CBAM,但注意每个残差块组包含多个残差块,这样添加CBAM的位置是在整个块组之后,而不是每个残差块内部。这可能与原始CBAM设计不同。
3. ArcFace层的输入特征数为2048(ResNet50的最终特征维度),输出类别数由num_classes指定。但在forward中,调用self.fc(x)时只传入了x,没有传入标签(label)。而在训练时,我们需要标签来计算ArcFace损失。因此,在训练阶段,我们需要传入标签,但当前ResNet50_CBAM的forward没有提供标签参数。
因此,我们需要修改ResNet50_CBAM的forward以支持标签输入。
修改建议:
将ResNet50_CBAM的forward改为:
def forward(self, x, label=None):
... # 前面的特征提取部分不变
x = torch.flatten(x, 1)
if label is None:
return self.fc(x) # 此时返回的是cosine * s(即没有margin的logits)
else:
return self.fc(x, label) # 使用ArcFace的margin
但是,注意ArcFace的forward需要两个参数:input和label。因此,在ResNet50_CBAM的forward中,我们需要将标签传递给self.fc。
另外,在测试时(如提取特征),我们不需要标签,所以应该允许label为None。
代码重复:用户两次提供了几乎相同的代码(CBAM和ResNet50_CBAM重复了两次,ArcFace一次)。我们只需关注一个版本。
根据以上分析,我们给出以下回答:</think>这段代码定义了一个结合了CBAM(Convolutional Block Attention Module)注意力机制和ArcFace损失函数的改进版ResNet50模型。以下是关键分析和改进建议:
### 代码分析
1. **CBAM模块**:
- 实现了通道注意力机制
- 使用平均池化和最大池化的双路特征提取
- 通过全连接层生成通道权重
- 缺少空间注意力部分(原始CBAM包含通道+空间双重注意力)
2. **ResNet50_CBAM模型**:
- 在ResNet50的四个阶段(layer1-layer4)后插入CBAM模块
- 使用ArcFace作为分类层(替代原softmax)
- 存在参数传递问题:`torchvision`参数未正确处理
3. **ArcFace模块**:
- 正确实现了加性角度间隔损失
- 包含特征归一化和角度计算
- 支持带标签训练和无标签推理
### 主要问题及修复
```python
# 修复1:正确处理torchvision参数
class ResNet50_CBAM(nn.Module):
def __init__(self, num_classes=1000):
super().__init__()
self.base = torchvision.models.resnet50(pretrained=True) # 移除torchvision参数
# 修复2:添加标签参数支持
def forward(self, x, label=None): # 修改forward签名
# ... 特征提取过程不变 ...
return self.fc(x, label) # 将标签传递给ArcFace
# 修复3:补全CBAM的空间注意力(原始论文实现)
class CBAM(nn.Module):
def __init__(self, channels, reduction=16):
# ... 原有通道注意力代码 ...
# 添加空间注意力
self.conv = nn.Conv2d(2, 1, kernel_size=7, padding=3)
def forward(self, x):
# 通道注意力(原有代码)
channel_att = ...
x = x * channel_att
# 空间注意力(新增)
avg_out = torch.mean(x, dim=1, keepdim=True)
max_out, _ = torch.max(x, dim=1, keepdim=True)
spatial = torch.cat([avg_out, max_out], dim=1)
spatial_att = torch.sigmoid(self.conv(spatial))
return x * spatial_att
```
### 使用示例
```python
# 初始化模型
model = ResNet50_CBAM(num_classes=10)
# 训练时(带标签)
inputs = torch.randn(4, 3, 224, 224)
labels = torch.tensor([1, 3, 5, 7])
outputs = model(inputs, labels) # 使用ArcFace损失
# 推理时(无标签)
features = model(inputs) # 获取特征向量
```
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