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2020
10-08

Keras 中Leaky ReLU等高级激活函数的用法

在用Keras来实现CNN等一系列网络时，我们经常用ReLU作为激活函数，一般写法如下：

from keras import layers
from keras import models
 
model = models.Sequential()
model.add(layers.Conv2D(32, (3, 3), activation='relu', input_shape=(28, 28, 1))) 
model.add(layers.MaxPooling2D((2, 2)))
model.add(layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu')) 
model.add(layers.MaxPooling2D((2, 2)))
model.add(layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'))

上面这段代码实现了一个基本的卷积神经网络，用ReLU作为激活函数,关于ReLU具体内容不做详细介绍。还有一些常用的主流激活函数：

softmax: 在多分类中常用的激活函数，是基于逻辑回归的。

Softplus：softplus(x)=log(1+e^x)，近似生物神经激活函数，最近出现的。

Relu：近似生物神经激活函数，最近出现的。

tanh：双曲正切激活函数，也是很常用的。

sigmoid：S型曲线激活函数，最常用的。

hard_sigmoid：基于S型激活函数。

linear：线性激活函数，最简单的。

主流的激活函数可以如上述例子一样通过名称直接使用，但是还有一些复杂的激活函数如：Leaky ReLU、PReLU是不可以这样直接使用的，必须使用add方法将高级激活函数作为层（layer）来使用，举例如下：

from keras import layers
from keras import models
from keras.layers import LeakyReLU
 
model = models.Sequential()
model.add(layers.Conv2D(32, (3, 3), input_shape=(28, 28, 1)))
model.add(LeakyReLU(alpha=0.05))
model.add(layers.MaxPooling2D((2, 2))) 
 
model.add(layers.Conv2D(64, (3, 3))) 
model.add(LeakyReLU(alpha=0.05))
model.add(layers.MaxPooling2D((2, 2)))
 
model.add(layers.Conv2D(64, (3, 3))
model.add(LeakyReLU(alpha=0.05))

这里我们在卷积层中去掉激活函数的参数，并在卷积层后加入高级激活层，下面来测试：

>>model.summary()

这里从整个网络结构的结果可以看出，卷积层后确实加入了一层新的激活层，使用的是LeakyReLU函数。

补充知识：Keras 调用leaky_relu

Keras 中有leaky_relu的实现。leaky_relu被整合进了relu函数。

参考官方文档：

https://tensorflow.google.cn/api_docs/python/tf/keras/backend/relu?hl=en

Arguments
x A tensor or variable.
alpha A scalar, slope of negative section (default=0.).
max_value float. Saturation threshold.
threshold float. Threshold value for thresholded activation.

alpha（超参数）值控制负数部分线性函数的梯度。当alpha = 0 ,是原始的relu函数。当alpha >0,即为leaky_relu。

查看源码，在Keras.backbend 中，也是调用tensorflow.python.ops库nn中的leaky_relu函数实现的： 

def relu(x, alpha=0., max_value=None, threshold=0):
 """Rectified linear unit.
 With default values, it returns element-wise `max(x, 0)`.
 Otherwise, it follows:
 `f(x) = max_value` for `x >= max_value`,
 `f(x) = x` for `threshold <= x < max_value`,
 `f(x) = alpha * (x - threshold)` otherwise.
 Arguments:
   x: A tensor or variable.
   alpha: A scalar, slope of negative section (default=`0.`).
   max_value: float. Saturation threshold.
   threshold: float. Threshold value for thresholded activation.
 Returns:
   A tensor.
 """

 if alpha != 0.:
  if max_value is None and threshold == 0:
   return nn.leaky_relu(x, alpha=alpha)  ##在这里调用了leaky_relu

  if threshold != 0:
   negative_part = nn.relu(-x + threshold)
  else:
   negative_part = nn.relu(-x)

 clip_max = max_value is not None

 if threshold != 0:
  # computes x for x > threshold else 0
  x = x * math_ops.cast(math_ops.greater(x, threshold), floatx())
 elif max_value == 6:
  # if no threshold, then can use nn.relu6 native TF op for performance
  x = nn.relu6(x)
  clip_max = False
 else:
  x = nn.relu(x)

 if clip_max:
  max_value = _constant_to_tensor(max_value, x.dtype.base_dtype)
  zero = _constant_to_tensor(0, x.dtype.base_dtype)
  x = clip_ops.clip_by_value(x, zero, max_value)

 if alpha != 0.:
  alpha = _to_tensor(alpha, x.dtype.base_dtype)
  x -= alpha * negative_part
 return x

以上这篇Keras 中Leaky ReLU等高级激活函数的用法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自学编程网。

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