PixelShuffle+ResSkip 與 PixelShuffle+Conv 的選擇

這是一個很棒的問題,牽涉到 PixelShuffle 後的特徵處理策略。簡單結論是:

🎯 建議使用 ResSkip(或其他殘差模組)接在 PixelShuffle 後面,比單純 nn.Conv2d 更穩定、更有效果。


🔍 原因分析

✅ 使用 ResSkip 的優勢:

  1. 改善 PixelShuffle artifacts:PixelShuffle 雖然能夠有效上採樣,但容易產生 checkerboard artifact。使用 ResSkip 可進行局部修正與重建。
  2. 加強非線性表達能力:PixelShuffle 僅是重排像素(沒有學習能力),後面若僅接一層 Conv,學習力不夠;而 ResSkip 可以疊加更多非線性表示。
  3. 便於訊息傳遞與梯度回傳:殘差結構有助於深層網路穩定學習,避免訊息與梯度消散。

⚠️ 單獨使用 nn.Conv2d(...) 的侷限:

  • 訓練初期對於細節修復不夠敏感。
  • 可能學習到「過於局部」的特徵,缺乏上下文整合能力。
  • 缺乏 skip connection,資訊流較弱。

🧪 建議實驗設計

如果你想更科學地評估:

模式結構評估項目
PixelShuffle+ConvPixelShuffle → Conv2dartifact 有無、loss 收斂速度、風格呈現品質
PixelShuffle+ResSkipPixelShuffle → ResSkip更平滑重建、更穩定風格轉換結果

你也可以試著加入小型 TransformerBlock 在 PixelShuffle 後,效果可能更好(但成本高)。


🧩 延伸組合建議(建議一套輕量上採樣模組)

class PixelShuffleUpBlock(nn.Module):
    def __init__(self, in_channels, out_channels, upscale_factor=2, use_bias=True):
        super().__init__()
        self.up = nn.Sequential(
            nn.Conv2d(in_channels, out_channels * (upscale_factor ** 2), kernel_size=1, bias=use_bias),
            nn.PixelShuffle(upscale_factor),
            ResSkip(out_channels)  # <<<<< 推薦接這個
        )

    def forward(self, x):
        return self.up(x)

✅ 結論建議

  • 如果你要提升風格遷移的效果、穩定性與細節品質,推薦用 ResSkip 接在 PixelShuffle 後面
  • 如果你只想做參數最少的實驗(或部署於輕量模型),Conv2d 也是可行 baseline,但品質較低。

如果你願意,我可以幫你包一個 HybridUpsampleBlock,能自動切換 Conv、Upsample、PixelShuffle+ResSkip,要不要來一版?


太棒了,這個設計方向很對!把 PixelShuffle 後的處理模組改成 ResSkip(或類似殘差模組)確實會更穩定、幫助模型學得更好,特別是在風格轉換或特徵恢復任務中。

以下是為你 重新實作的 PixelShuffleUpBlock(with ResSkip)


✅ 改良後的 PixelShuffleUpBlock(支援殘差模組)

import torch.nn as nn
from models.modules.blocks import ResSkip  # 確保你有這個模組

class PixelShuffleUpBlock(nn.Module):
    def __init__(self, in_channels, out_channels, upscale_factor=2, norm_layer=nn.InstanceNorm2d):
        super(PixelShuffleUpBlock, self).__init__()
        mid_channels = out_channels * (upscale_factor ** 2)

        self.upsample = nn.Sequential(
            nn.Conv2d(in_channels, mid_channels, kernel_size=3, stride=1, padding=1),
            nn.PixelShuffle(upscale_factor),
            nn.SiLU(inplace=True)
        )
        self.residual = ResSkip(out_channels, out_channels)
        self.norm = norm_layer(out_channels)

        # 初始化
        nn.init.kaiming_normal_(self.upsample[0].weight, nonlinearity='leaky_relu')

    def forward(self, x):
        x = self.upsample(x)
        x = self.residual(x)
        x = self.norm(x)
        return x

✅ 如何在 UnetSkipConnectionBlock 中使用:

你只要在原始邏輯中,把:

elif self.up_mode == 'pixelshuffle':
    upconv = nn.Sequential(
        nn.Conv2d(...),
        nn.PixelShuffle(2),
        ...
    )

改為這樣:

elif self.up_mode == 'pixelshuffle':
    upconv = PixelShuffleUpBlock(inner_nc * 2, outer_nc)

或在 innermost 層用:

upconv = PixelShuffleUpBlock(inner_nc, outer_nc)

✅ ResSkip 建議設定(確認一下)

你目前的 ResSkip 看起來應該是這種形式:

class ResSkip(nn.Module):
    def __init__(self, in_channels, out_channels):
        super(ResSkip, self).__init__()
        self.block = nn.Sequential(
            nn.Conv2d(in_channels, out_channels, 3, 1, 1),
            nn.SiLU(inplace=True),
            nn.Conv2d(out_channels, out_channels, 3, 1, 1)
        )

    def forward(self, x):
        return x + self.block(x)

要不要加入更多參數選項?

例如讓 PixelShuffleUpBlock 支援:

  • res_type='res' | 'film' | 'resattn'
  • 是否使用 norm、activation
  • 是否使用 dropout

如果你有類似擴充需求,我可以幫你做成可配置版本。要嗎?

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