Keras实现支持masking的Flatten层代码

脚本专栏 2024/12/26 佚名

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不知道为什么，我总是需要实现某种骚操作，而这种骚操作往往是Keras不支持的。例如，我有一个padding过的矩阵，那么它一定是带masking的，然后我想要把它Flatten，再输入到Dense层。然而Keras的Flatten层不支持masking。

Keras原本Flatten的实现

class Flatten(Layer):
 def __init__(self, **kwargs):
  super(Flatten, self).__init__(**kwargs)
  self.input_spec = InputSpec(min_ndim=3)

 def compute_output_shape(self, input_shape):
  if not all(input_shape[1:]):
   raise ValueError('The shape of the input to "Flatten" '
        'is not fully defined '
        '(got ' + str(input_shape[1:]) + '. '
        'Make sure to pass a complete "input_shape" '
        'or "batch_input_shape" argument to the first '
        'layer in your model.')
  return (input_shape[0], np.prod(input_shape[1:]))

 def call(self, inputs):
  return K.batch_flatten(inputs)

自定义支持masking的实现

事实上，Keras层的mask有时候是需要参与运算的，比如Dense之类的，有时候则只是做某种变换然后传递给后面的层。Flatten属于后者，因为mask总是与input有相同的shape，所以我们要做的就是在compute_mask函数里对mask也做flatten。

from keras import backend as K
from keras.engine.topology import Layer
import tensorflow as tf
import numpy as np

class MyFlatten(Layer):
 def __init__(self, **kwargs):
  self.supports_masking = True
  super(MyFlatten, self).__init__(**kwargs)

 def compute_mask(self, inputs, mask=None):
  if mask==None:
   return mask
  return K.batch_flatten(mask)

 def call(self, inputs, mask=None):
  return K.batch_flatten(inputs)

 def compute_output_shape(self, input_shape):
  return (input_shape[0], np.prod(input_shape[1:]))

正确性检验

from keras.layers import *
from keras.models import Model
from MyFlatten import MyFlatten
from MySumLayer import MySumLayer
from keras.initializers import ones

data = [[1,0,0,0],
  [1,2,0,0],
  [1,2,3,0],
  [1,2,3,4]]

A = Input(shape=[4]) # None * 4
emb = Embedding(5, 3, mask_zero=True, embeddings_initializer=ones())(A) # None * 4 * 3
fla = MyFlatten()(emb) # None * 12
out = MySumLayer(axis=1)(fla) # None * 1

model = Model(inputs=[A], outputs=[out])
print model.predict(data)

输出：

[ 3. 6. 9. 12.]

补充知识：pytorch中的reshape()、view()、transpose()和flatten()

1、torch.reshape()

reshape()可以由torch.reshape(),也可由torch.Tensor.reshape()调用

其作用是在不改变tensor元素数目的情况下改变tensor的shape

import torch
import numpy as np
a = np.arange(24)
b = a.reshape(4,3,2)
print(np.shape(a))
print(b,np.shape(b))

'''结果
(24,)
[[[ 0 1]
 [ 2 3]
 [ 4 5]]

 [[ 6 7]
 [ 8 9]
 [10 11]]

 [[12 13]
 [14 15]
 [16 17]]

 [[18 19]
 [20 21]
 [22 23]]] (4, 3, 2)
'''

2、view()

view()只可以由torch.Tensor.view()来调用

view()和reshape()在效果上是一样的，区别是view（）只能操作contiguous的tensor，且view后的tensor和原tensor共享存储，reshape（）对于是否contiuous的tensor都可以操作。

3、transpose()

torch.transpose(input, dim0, dim1) -> Tensor

将输入数据input的第dim0维和dim1维进行交换

#官方例子
> x = torch.randn(2, 3)
> x
tensor([[ 0.9068, 1.8803, -0.5021],
  [-0.6576, 0.6334, -0.8961]])
> torch.transpose(x, 0, 1)
tensor([[ 0.9068, -0.6576],
  [ 1.8803, 0.6334],
  [-0.5021, -0.8961]])

4、flatten()

torch.flatten()的输入是tensor

torch.flatten(input, start_dim=0, end_dim=-1) → Tensor

其作用是将输入tensor的第start_dim维到end_dim维之间的数据“拉平”成一维tensor，

#官方例子
> t = torch.tensor([[[1, 2],
        [3, 4]],
        [[5, 6],
        [7, 8]]])
> torch.flatten(t)
tensor([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8])
> torch.flatten(t, start_dim=1)
tensor([[1, 2, 3, 4],
  [5, 6, 7, 8]])

torch.nn.Flatten()可以理解为一种网络结构，类似Conv2d、Linear。一般放在卷积层和全连接层之间，将卷积层输出“拉平”成一维，

> m = torch.nn.Sequential(
 torch.nn.Conv2d(1, 32, 5, 1, 1),
 torch.nn.Flatten(),
 torch.nn.Linear(160,10))
> m
Sequential(
 (0): Conv2d(1, 32, kernel_size=(5, 5), stride=(1, 1), padding=(1, 1))
 (1): Flatten()
 (2): Linear(in_features=160, out_features=10, bias=True)
)

以上这篇Keras实现支持masking的Flatten层代码就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。

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