Detection is back, baby\!

Joseph Redmon

2015-02-11 0f645836f193e75c4c3b718369e6fab15b5d19c5

Detection is back, baby\!

 Makefile

@@ -25,9 +25,9 @@
LDFLAGS+= -L/usr/local/cuda/lib64 -lcuda -lcudart -lcublas
endif

OBJ=gemm.o utils.o cuda.o convolutional_layer.o list.o image.o activations.o im2col.o col2im.o blas.o crop_layer.o dropout_layer.o maxpool_layer.o softmax_layer.o data.o matrix.o network.o connected_layer.o cost_layer.o normalization_layer.o parser.o option_list.o darknet.o
OBJ=gemm.o utils.o cuda.o deconvolutional_layer.o convolutional_layer.o list.o image.o activations.o im2col.o col2im.o blas.o crop_layer.o dropout_layer.o maxpool_layer.o softmax_layer.o data.o matrix.o network.o connected_layer.o cost_layer.o normalization_layer.o parser.o option_list.o darknet.o
ifeq ($(GPU), 1) 
OBJ+=convolutional_kernels.o activation_kernels.o im2col_kernels.o col2im_kernels.o blas_kernels.o crop_layer_kernels.o dropout_layer_kernels.o maxpool_layer_kernels.o softmax_layer_kernels.o network_kernels.o
OBJ+=convolutional_kernels.o deconvolutional_kernels.o activation_kernels.o im2col_kernels.o col2im_kernels.o blas_kernels.o crop_layer_kernels.o dropout_layer_kernels.o maxpool_layer_kernels.o softmax_layer_kernels.o network_kernels.o
endif

OBJS = $(addprefix $(OBJDIR), $(OBJ))

 src/col2im.h

@@ -6,7 +6,7 @@
        int ksize, int stride, int pad, float* data_im);

#ifdef GPU
void col2im_ongpu(float *data_col, int batch,
void col2im_ongpu(float *data_col,
        int channels, int height, int width,
        int ksize, int stride, int pad, float *data_im);
#endif

 src/col2im_kernels.cu

@@ -3,7 +3,7 @@
#include "cuda.h"
}

__global__ void col2im_kernel(float *data_col, int offset,
__global__ void col2im_kernel(float *data_col,
        int channels, int height, int width,
        int ksize, int stride, int pad, float *data_im)
{
@@ -46,17 +46,17 @@
            val += part;
        }
    }
    data_im[index+offset] = val;
    data_im[index] = val;
}


extern "C" void col2im_ongpu(float *data_col, int offset,
extern "C" void col2im_ongpu(float *data_col,
        int channels,  int height,  int width,
        int ksize,  int stride,  int pad, float *data_im)
{

    size_t n = channels*height*width;

    col2im_kernel<<<cuda_gridsize(n), BLOCK>>>(data_col, offset, channels, height, width, ksize, stride, pad, data_im);
    col2im_kernel<<<cuda_gridsize(n), BLOCK>>>(data_col, channels, height, width, ksize, stride, pad, data_im);
    check_error(cudaPeekAtLastError());
}

 src/convolutional_kernels.cu

@@ -65,7 +65,7 @@
    bias_output_gpu(layer.output_gpu, layer.biases_gpu, layer.batch, layer.n, n);

    for(i = 0; i < layer.batch; ++i){
        im2col_ongpu(in, i*layer.c*layer.h*layer.w, layer.c,  layer.h,  layer.w,  layer.size,  layer.stride, layer.pad, layer.col_image_gpu);
        im2col_ongpu(in + i*layer.c*layer.h*layer.w, layer.c,  layer.h,  layer.w,  layer.size,  layer.stride, layer.pad, layer.col_image_gpu);
        float * a = layer.filters_gpu;
        float * b = layer.col_image_gpu;
        float * c = layer.output_gpu;
@@ -93,7 +93,7 @@
        float * b = layer.col_image_gpu;
        float * c = layer.filter_updates_gpu;

        im2col_ongpu(in, i*layer.c*layer.h*layer.w, layer.c,  layer.h,  layer.w,  layer.size,  layer.stride, layer.pad, layer.col_image_gpu);
        im2col_ongpu(in + i*layer.c*layer.h*layer.w, layer.c,  layer.h,  layer.w,  layer.size,  layer.stride, layer.pad, layer.col_image_gpu);
        gemm_ongpu(0,1,m,n,k,alpha,a + i*m*k,k,b,k,1,c,n);

        if(delta_gpu){
@@ -104,7 +104,7 @@

            gemm_ongpu(1,0,n,k,m,1,a,n,b + i*k*m,k,0,c,k);

            col2im_ongpu(layer.col_image_gpu, i*layer.c*layer.h*layer.w, layer.c,  layer.h,  layer.w,  layer.size,  layer.stride, layer.pad, delta_gpu);
            col2im_ongpu(layer.col_image_gpu, layer.c,  layer.h,  layer.w,  layer.size,  layer.stride, layer.pad, delta_gpu + i*layer.c*layer.h*layer.w);
        }
    }
}

 src/convolutional_layer.c

@@ -44,7 +44,6 @@
convolutional_layer *make_convolutional_layer(int batch, int h, int w, int c, int n, int size, int stride, int pad, ACTIVATION activation, float learning_rate, float momentum, float decay)
{
    int i;
    size = 2*(size/2)+1; //HA! And you thought you'd use an even sized filter...
    convolutional_layer *layer = calloc(1, sizeof(convolutional_layer));

    layer->learning_rate = learning_rate;
@@ -95,11 +94,10 @@
    return layer;
}

void resize_convolutional_layer(convolutional_layer *layer, int h, int w, int c)
void resize_convolutional_layer(convolutional_layer *layer, int h, int w)
{
    layer->h = h;
    layer->w = w;
    layer->c = c;
    int out_h = convolutional_out_height(*layer);
    int out_w = convolutional_out_width(*layer);

@@ -109,6 +107,16 @@
                                layer->batch*out_h * out_w * layer->n*sizeof(float));
    layer->delta  = realloc(layer->delta,
                                layer->batch*out_h * out_w * layer->n*sizeof(float));

    #ifdef GPU
    cuda_free(layer->col_image_gpu);
    cuda_free(layer->delta_gpu);
    cuda_free(layer->output_gpu);

    layer->col_image_gpu = cuda_make_array(layer->col_image, out_h*out_w*layer->size*layer->size*layer->c);
    layer->delta_gpu = cuda_make_array(layer->delta, layer->batch*out_h*out_w*layer->n);
    layer->output_gpu = cuda_make_array(layer->output, layer->batch*out_h*out_w*layer->n);
    #endif
}

void bias_output(float *output, float *biases, int batch, int n, int size)

 src/convolutional_layer.h

@@ -54,7 +54,7 @@
#endif

convolutional_layer *make_convolutional_layer(int batch, int h, int w, int c, int n, int size, int stride, int pad, ACTIVATION activation, float learning_rate, float momentum, float decay);
void resize_convolutional_layer(convolutional_layer *layer, int h, int w, int c);
void resize_convolutional_layer(convolutional_layer *layer, int h, int w);
void forward_convolutional_layer(const convolutional_layer layer, float *in);
void update_convolutional_layer(convolutional_layer layer);
image *visualize_convolutional_layer(convolutional_layer layer, char *window, image *prev_filters);

 src/darknet.c

@@ -57,8 +57,8 @@
                int d = im.w/side;
                int y = r*d+box[j+1]*d;
                int x = c*d+box[j+2]*d;
                int h = box[j+3]*256;
                int w = box[j+4]*256;
                int h = box[j+3]*im.h;
                int w = box[j+4]*im.w;
                //printf("%f %f %f %f\n", box[j+1], box[j+2], box[j+3], box[j+4]);
                //printf("%d %d %d %d\n", x, y, w, h);
                //printf("%d %d %d %d\n", x-w/2, y-h/2, x+w/2, y+h/2);
@@ -70,54 +70,79 @@
    cvWaitKey(0);
}


void train_detection_net(char *cfgfile)
char *basename(char *cfgfile)
{
    char *c = cfgfile;
    char *next;
    while((next = strchr(c, '/')))
    {
        c = next+1;
    }
    c = copy_string(c);
    next = strchr(c, '_');
    if (next) *next = 0;
    next = strchr(c, '.');
    if (next) *next = 0;
    return c;
}

void train_detection_net(char *cfgfile, char *weightfile)
{
    char *base = basename(cfgfile);
    printf("%s\n", base);
    float avg_loss = 1;
    //network net = parse_network_cfg("/home/pjreddie/imagenet_backup/alexnet_1270.cfg");
    network net = parse_network_cfg(cfgfile);
    if(weightfile){
        load_weights(&net, weightfile);
    }
    printf("Learning Rate: %g, Momentum: %g, Decay: %g\n", net.learning_rate, net.momentum, net.decay);
    int imgs = 1024;
    int imgs = 128;
    srand(time(0));
    //srand(23410);
    int i = 0;
    list *plist = get_paths("/home/pjreddie/data/imagenet/horse.txt");
    int i = net.seen/imgs;
    list *plist = get_paths("/home/pjreddie/data/imagenet/horse_pos.txt");
    char **paths = (char **)list_to_array(plist);
    printf("%d\n", plist->size);
    data train, buffer;
    pthread_t load_thread = load_data_detection_thread(imgs, paths, plist->size, 256, 256, 7, 7, 256, &buffer);
    int im_dim = 512;
    int jitter = 64;
    pthread_t load_thread = load_data_detection_thread(imgs, paths, plist->size, im_dim, im_dim, 7, 7, jitter, &buffer);
    clock_t time;
    while(1){
        i += 1;
        time=clock();
        pthread_join(load_thread, 0);
        train = buffer;
        load_thread = load_data_detection_thread(imgs, paths, plist->size, 256, 256, 7, 7, 256, &buffer);
        //data train = load_data_detection_random(imgs, paths, plist->size, 224, 224, 7, 7, 256);
        load_thread = load_data_detection_thread(imgs, paths, plist->size, im_dim, im_dim, 7, 7, jitter, &buffer);

/*
        image im = float_to_image(224, 224, 3, train.X.vals[923]);
        image im = float_to_image(im_dim - jitter, im_dim-jitter, 3, train.X.vals[923]);
        draw_detection(im, train.y.vals[923], 7);
        show_image(im, "truth");
        cvWaitKey(0);
        */

        normalize_data_rows(train);
        printf("Loaded: %lf seconds\n", sec(clock()-time));
        time=clock();
        float loss = train_network(net, train);
        net.seen += imgs;
        avg_loss = avg_loss*.9 + loss*.1;
        printf("%d: %f, %f avg, %lf seconds, %d images\n", i, loss, avg_loss, sec(clock()-time), i*imgs);
        if(i%100==0){
            char buff[256];
            sprintf(buff, "/home/pjreddie/imagenet_backup/detnet_%d.cfg", i);
            save_network(net, buff);
            sprintf(buff, "/home/pjreddie/imagenet_backup/%s_%d.weights",base, i);
            save_weights(net, buff);
        }
        free_data(train);
    }
}

void validate_detection_net(char *cfgfile)
void validate_detection_net(char *cfgfile, char *weightfile)
{
    network net = parse_network_cfg(cfgfile);
    if(weightfile){
        load_weights(&net, weightfile);
    }
    fprintf(stderr, "Learning Rate: %g, Momentum: %g, Decay: %g\n", net.learning_rate, net.momentum, net.decay);
    srand(time(0));

@@ -137,7 +162,6 @@
        time=clock();
        pthread_join(load_thread, 0);
        val = buffer;
        normalize_data_rows(val);

        num = (i+1)*m/splits - i*m/splits;
        char **part = paths+(i*m/splits);
@@ -206,20 +230,13 @@
}
*/

char *basename(char *cfgfile)
void convert(char *cfgfile, char *outfile, char *weightfile)
{
    char *c = cfgfile;
    char *next;
    while((next = strchr(c, '/')))
    {
        c = next+1;
    network net = parse_network_cfg(cfgfile);
    if(weightfile){
        load_weights(&net, weightfile);
    }
    c = copy_string(c);
    next = strchr(c, '_');
    if (next) *next = 0;
    next = strchr(c, '.');
    if (next) *next = 0;
    return c;
    save_network(net, outfile);
}

void train_imagenet(char *cfgfile, char *weightfile)
@@ -232,8 +249,6 @@
    if(weightfile){
        load_weights(&net, weightfile);
    }
    //test_learn_bias(*(convolutional_layer *)net.layers[1]);
    //set_learning_network(&net, net.learning_rate, 0, net.decay);
    printf("Learning Rate: %g, Momentum: %g, Decay: %g\n", net.learning_rate, net.momentum, net.decay);
    int imgs = 1024;
    int i = net.seen/imgs;
@@ -279,7 +294,7 @@

    char **labels = get_labels("/home/pjreddie/data/imagenet/cls.val.labels.list");

    list *plist = get_paths("/home/pjreddie/data/imagenet/cls.val.list");
    list *plist = get_paths("/data/imagenet/cls.val.list");
    char **paths = (char **)list_to_array(plist);
    int m = plist->size;
    free_list(plist);
@@ -312,9 +327,12 @@
    }
}

void test_detection(char *cfgfile)
void test_detection(char *cfgfile, char *weightfile)
{
    network net = parse_network_cfg(cfgfile);
    if(weightfile){
        load_weights(&net, weightfile);
    }
    set_batch_network(&net, 1);
    srand(2222222);
    clock_t time;
@@ -323,7 +341,8 @@
        fgets(filename, 256, stdin);
        strtok(filename, "\n");
        image im = load_image_color(filename, 224, 224);
        z_normalize_image(im);
        translate_image(im, -128);
        scale_image(im, 1/128.);
        printf("%d %d %d\n", im.h, im.w, im.c);
        float *X = im.data;
        time=clock();
@@ -386,6 +405,30 @@
    cvWaitKey(0);
}

void test_voc_segment(char *cfgfile, char *weightfile)
{
    network net = parse_network_cfg(cfgfile);
    if(weightfile){
        load_weights(&net, weightfile);
    }
    set_batch_network(&net, 1);
    while(1){
        char filename[256];
        fgets(filename, 256, stdin);
        strtok(filename, "\n");
        image im = load_image_color(filename, 500, 500);
        //resize_network(net, im.h, im.w, im.c);
        translate_image(im, -128);
        scale_image(im, 1/128.);
        //float *predictions = network_predict(net, im.data);
        network_predict(net, im.data);
        free_image(im);
        image output = get_network_image_layer(net, net.n-2);
        show_image(output, "Segment Output");
        cvWaitKey(0);
    }
}

void test_imagenet(char *cfgfile)
{
    network net = parse_network_cfg(cfgfile);
@@ -764,25 +807,27 @@
        fprintf(stderr, "usage: %s <function> <filename>\n", argv[0]);
        return 0;
    }
    else if(0==strcmp(argv[1], "detection")) train_detection_net(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "detection")) train_detection_net(argv[2], (argc > 3)? argv[3] : 0);
    else if(0==strcmp(argv[1], "test")) test_imagenet(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "dog")) test_dog(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "ctrain")) train_cifar10(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "nist")) train_nist(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "ctest")) test_cifar10(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "train")) train_imagenet(argv[2], (argc > 3)? argv[3] : 0);
    else if(0==strcmp(argv[1], "testseg")) test_voc_segment(argv[2], (argc > 3)? argv[3] : 0);
    //else if(0==strcmp(argv[1], "client")) train_imagenet_distributed(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "detect")) test_detection(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "detect")) test_detection(argv[2], (argc > 3)? argv[3] : 0);
    else if(0==strcmp(argv[1], "init")) test_init(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "visualize")) test_visualize(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "valid")) validate_imagenet(argv[2], (argc > 3)? argv[3] : 0);
    else if(0==strcmp(argv[1], "testnist")) test_nist(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "validetect")) validate_detection_net(argv[2]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "validetect")) validate_detection_net(argv[2], (argc > 3)? argv[3] : 0);
    else if(argc < 4){
        fprintf(stderr, "usage: %s <function> <filename> <filename>\n", argv[0]);
        return 0;
    }
    else if(0==strcmp(argv[1], "compare")) compare_nist(argv[2], argv[3]);
    else if(0==strcmp(argv[1], "convert")) convert(argv[2], argv[3], (argc > 4)? argv[4] : 0);
    else if(0==strcmp(argv[1], "scale")) scale_rate(argv[2], atof(argv[3]));
    fprintf(stderr, "Success!\n");
    return 0;

 src/data.c

@@ -16,7 +16,7 @@
    int w;
    int nh;
    int nw;
    float scale;
    int jitter;
    data *d;
};

@@ -33,16 +33,18 @@
    return lines;
}

void fill_truth_detection(char *path, float *truth, int height, int width, int num_height, int num_width, float scale, int dx, int dy)
void fill_truth_detection(char *path, float *truth, int height, int width, int num_height, int num_width, int dy, int dx, int jitter)
{
    int box_height = height/num_height;
    int box_width = width/num_width;
    char *labelpath = find_replace(path, "imgs", "det");
    char *labelpath = find_replace(path, "imgs", "det/train");
    labelpath = find_replace(labelpath, ".JPEG", ".txt");
    FILE *file = fopen(labelpath, "r");
    if(!file) file_error(labelpath);
    int x, y, h, w;
    while(fscanf(file, "%d %d %d %d", &x, &y, &w, &h) == 4){
    float x, y, h, w;
    while(fscanf(file, "%f %f %f %f", &x, &y, &w, &h) == 4){
        x *= width + jitter;
        y *= height + jitter;
        x -= dx;
        y -= dy;
        int i = x/box_width;
@@ -53,17 +55,15 @@
        if(j < 0) j = 0;
        if(j >= num_height) j = num_height-1;
        
        float dw = (float)(x%box_width)/box_height;
        float dh = (float)(y%box_width)/box_width;
        float sh = h/scale;
        float sw = w/scale;
        float dw = (x - i*box_width)/box_width;
        float dh = (y - j*box_height)/box_height;
        //printf("%d %d %f %f\n", i, j, dh, dw);
        int index = (i+j*num_width)*5;
        truth[index++] = 1;
        truth[index++] = dh;
        truth[index++] = dw;
        truth[index++] = sh;
        truth[index++] = sw;
        truth[index++] = h*(height+jitter)/height;
        truth[index++] = w*(width+jitter)/width;
    }
    fclose(file);
}
@@ -120,13 +120,13 @@
    return y;
}

matrix load_labels_detection(char **paths, int n, int height, int width, int num_height, int num_width, float scale)
matrix load_labels_detection(char **paths, int n, int height, int width, int num_height, int num_width)
{
    int k = num_height*num_width*5;
    matrix y = make_matrix(n, k);
    int i;
    for(i = 0; i < n; ++i){
        fill_truth_detection(paths[i], y.vals[i], height, width, num_height, num_width, scale,0,0);
        fill_truth_detection(paths[i], y.vals[i], height, width, num_height, num_width, 0, 0, 0);
    }
    return y;
}
@@ -165,7 +165,7 @@
    }
}

data load_data_detection_jitter_random(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, float scale)
data load_data_detection_jitter_random(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, int jitter)
{
    char **random_paths = get_random_paths(paths, n, m);
    int i;
@@ -175,13 +175,13 @@
    int k = nh*nw*5;
    d.y = make_matrix(n, k);
    for(i = 0; i < n; ++i){
        int dx = rand()%32;
        int dy = rand()%32;
        fill_truth_detection(random_paths[i], d.y.vals[i], 224, 224, nh, nw, scale, dx, dy);
        int dx = rand()%jitter;
        int dy = rand()%jitter;
        fill_truth_detection(random_paths[i], d.y.vals[i], h-jitter, w-jitter, nh, nw, dy, dx, jitter);
        image a = float_to_image(h, w, 3, d.X.vals[i]);
        jitter_image(a,224,224,dy,dx);
        jitter_image(a,h-jitter,w-jitter,dy,dx);
    }
    d.X.cols = 224*224*3;
    d.X.cols = (h-jitter)*(w-jitter)*3;
    free(random_paths);
    return d;
}
@@ -189,12 +189,14 @@
void *load_detection_thread(void *ptr)
{
    struct load_args a = *(struct load_args*)ptr;
    *a.d = load_data_detection_jitter_random(a.n, a.paths, a.m, a.h, a.w, a.nh, a.nw, a.scale);
    *a.d = load_data_detection_jitter_random(a.n, a.paths, a.m, a.h, a.w, a.nh, a.nw, a.jitter);
    translate_data_rows(*a.d, -128);
    scale_data_rows(*a.d, 1./128);
    free(ptr);
    return 0;
}

pthread_t load_data_detection_thread(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, float scale, data *d)
pthread_t load_data_detection_thread(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, int jitter, data *d)
{
    pthread_t thread;
    struct load_args *args = calloc(1, sizeof(struct load_args));
@@ -205,7 +207,7 @@
    args->w = w;
    args->nh = nh;
    args->nw = nw;
    args->scale = scale;
    args->jitter = jitter;
    args->d = d;
    if(pthread_create(&thread, 0, load_detection_thread, args)) {
        error("Thread creation failed");
@@ -213,13 +215,13 @@
    return thread;
}

data load_data_detection_random(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, float scale)
data load_data_detection_random(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw)
{
    char **random_paths = get_random_paths(paths, n, m);
    data d;
    d.shallow = 0;
    d.X = load_image_paths(random_paths, n, h, w);
    d.y = load_labels_detection(random_paths, n, h, w, nh, nw, scale);
    d.y = load_labels_detection(random_paths, n, h, w, nh, nw);
    free(random_paths);
    return d;
}

 src/data.h

@@ -17,10 +17,10 @@
data load_data(char **paths, int n, int m, char **labels, int k, int h, int w);
pthread_t load_data_thread(char **paths, int n, int m, char **labels, int k, int h, int w, data *d);

pthread_t load_data_detection_thread(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, float scale, data *d);
pthread_t load_data_detection_thread(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, int jitter, data *d);
data load_data_detection_jitter_random(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, int jitter);
data load_data_detection_random(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw);

data load_data_detection_random(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, float scale);
data load_data_detection_jitter_random(int n, char **paths, int m, int h, int w, int nh, int nw, float scale);
data load_data_image_pathfile(char *filename, char **labels, int k, int h, int w);
data load_cifar10_data(char *filename);
data load_all_cifar10();

 src/deconvolutional_kernels.cu

New file
@@ -0,0 +1,104 @@
extern "C" {
#include "convolutional_layer.h"
#include "deconvolutional_layer.h"
#include "gemm.h"
#include "blas.h"
#include "im2col.h"
#include "col2im.h"
#include "utils.h"
#include "cuda.h"
}

extern "C" void forward_deconvolutional_layer_gpu(deconvolutional_layer layer, float *in)
{
    int i;
    int out_h = deconvolutional_out_height(layer);
    int out_w = deconvolutional_out_width(layer);
    int size = out_h*out_w;

    int m = layer.size*layer.size*layer.n;
    int n = layer.h*layer.w;
    int k = layer.c;

    bias_output_gpu(layer.output_gpu, layer.biases_gpu, layer.batch, layer.n, size);

    for(i = 0; i < layer.batch; ++i){
        float *a = layer.filters_gpu;
        float *b = in + i*layer.c*layer.h*layer.w;
        float *c = layer.col_image_gpu;

        gemm_ongpu(1,0,m,n,k,1,a,m,b,n,0,c,n);

        col2im_ongpu(c, layer.n, out_h, out_w, layer.size, layer.stride, 0, layer.output_gpu+i*layer.n*size);
    }
    activate_array(layer.output_gpu, layer.batch*layer.n*size, layer.activation);
}

extern "C" void backward_deconvolutional_layer_gpu(deconvolutional_layer layer, float *in, float *delta_gpu)
{
    float alpha = 1./layer.batch;
    int out_h = deconvolutional_out_height(layer);
    int out_w = deconvolutional_out_width(layer);
    int size = out_h*out_w;
    int i;

    gradient_array(layer.output_gpu, size*layer.n*layer.batch, layer.activation, layer.delta_gpu);
    backward_bias(layer.bias_updates_gpu, layer.delta, layer.batch, layer.n, size);

    if(delta_gpu) memset(delta_gpu, 0, layer.batch*layer.h*layer.w*layer.c*sizeof(float));

    for(i = 0; i < layer.batch; ++i){
        int m = layer.c;
        int n = layer.size*layer.size*layer.n;
        int k = layer.h*layer.w;

        float *a = in + i*m*n;
        float *b = layer.col_image_gpu;
        float *c = layer.filter_updates_gpu;

        im2col_ongpu(layer.delta_gpu + i*layer.n*size, layer.n, out_h, out_w, 
                layer.size, layer.stride, 0, b);
        gemm_ongpu(0,1,m,n,k,alpha,a,k,b,k,1,c,n);

        if(delta_gpu){
            int m = layer.c;
            int n = layer.h*layer.w;
            int k = layer.size*layer.size*layer.n;

            float *a = layer.filters_gpu;
            float *b = layer.col_image_gpu;
            float *c = delta_gpu + i*n*m;

            gemm(0,0,m,n,k,1,a,k,b,n,1,c,n);
        }
    }
}

extern "C" void pull_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer layer)
{
    cuda_pull_array(layer.filters_gpu, layer.filters, layer.c*layer.n*layer.size*layer.size);
    cuda_pull_array(layer.biases_gpu, layer.biases, layer.n);
    cuda_pull_array(layer.filter_updates_gpu, layer.filter_updates, layer.c*layer.n*layer.size*layer.size);
    cuda_pull_array(layer.bias_updates_gpu, layer.bias_updates, layer.n);
}

extern "C" void push_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer layer)
{
    cuda_push_array(layer.filters_gpu, layer.filters, layer.c*layer.n*layer.size*layer.size);
    cuda_push_array(layer.biases_gpu, layer.biases, layer.n);
    cuda_push_array(layer.filter_updates_gpu, layer.filter_updates, layer.c*layer.n*layer.size*layer.size);
    cuda_push_array(layer.bias_updates_gpu, layer.bias_updates, layer.n);
}

extern "C" void update_deconvolutional_layer_gpu(deconvolutional_layer layer)
{
    int size = layer.size*layer.size*layer.c*layer.n;

    axpy_ongpu(layer.n, layer.learning_rate, layer.bias_updates_gpu, 1, layer.biases_gpu, 1);
    scal_ongpu(layer.n,layer.momentum, layer.bias_updates_gpu, 1);

    axpy_ongpu(size, -layer.decay, layer.filters_gpu, 1, layer.filter_updates_gpu, 1);
    axpy_ongpu(size, layer.learning_rate, layer.filter_updates_gpu, 1, layer.filters_gpu, 1);
    scal_ongpu(size, layer.momentum, layer.filter_updates_gpu, 1);
}


 src/deconvolutional_layer.c

New file
@@ -0,0 +1,200 @@
#include "deconvolutional_layer.h"
#include "convolutional_layer.h"
#include "utils.h"
#include "im2col.h"
#include "col2im.h"
#include "blas.h"
#include "gemm.h"
#include <stdio.h>
#include <time.h>

int deconvolutional_out_height(deconvolutional_layer layer)
{
    int h = layer.stride*(layer.h - 1) + layer.size;
    return h;
}

int deconvolutional_out_width(deconvolutional_layer layer)
{
    int w = layer.stride*(layer.w - 1) + layer.size;
    return w;
}

int deconvolutional_out_size(deconvolutional_layer layer)
{
    return deconvolutional_out_height(layer) * deconvolutional_out_width(layer);
}

image get_deconvolutional_image(deconvolutional_layer layer)
{
    int h,w,c;
    h = deconvolutional_out_height(layer);
    w = deconvolutional_out_width(layer);
    c = layer.n;
    return float_to_image(h,w,c,layer.output);
}

image get_deconvolutional_delta(deconvolutional_layer layer)
{
    int h,w,c;
    h = deconvolutional_out_height(layer);
    w = deconvolutional_out_width(layer);
    c = layer.n;
    return float_to_image(h,w,c,layer.delta);
}

deconvolutional_layer *make_deconvolutional_layer(int batch, int h, int w, int c, int n, int size, int stride, ACTIVATION activation, float learning_rate, float momentum, float decay)
{
    int i;
    deconvolutional_layer *layer = calloc(1, sizeof(deconvolutional_layer));

    layer->learning_rate = learning_rate;
    layer->momentum = momentum;
    layer->decay = decay;

    layer->h = h;
    layer->w = w;
    layer->c = c;
    layer->n = n;
    layer->batch = batch;
    layer->stride = stride;
    layer->size = size;

    layer->filters = calloc(c*n*size*size, sizeof(float));
    layer->filter_updates = calloc(c*n*size*size, sizeof(float));

    layer->biases = calloc(n, sizeof(float));
    layer->bias_updates = calloc(n, sizeof(float));
    float scale = 1./sqrt(size*size*c);
    for(i = 0; i < c*n*size*size; ++i) layer->filters[i] = scale*rand_normal();
    for(i = 0; i < n; ++i){
        layer->biases[i] = scale;
    }
    int out_h = deconvolutional_out_height(*layer);
    int out_w = deconvolutional_out_width(*layer);

    layer->col_image = calloc(h*w*size*size*n, sizeof(float));
    layer->output = calloc(layer->batch*out_h * out_w * n, sizeof(float));
    layer->delta  = calloc(layer->batch*out_h * out_w * n, sizeof(float));

    #ifdef GPU
    layer->filters_gpu = cuda_make_array(layer->filters, c*n*size*size);
    layer->filter_updates_gpu = cuda_make_array(layer->filter_updates, c*n*size*size);

    layer->biases_gpu = cuda_make_array(layer->biases, n);
    layer->bias_updates_gpu = cuda_make_array(layer->bias_updates, n);

    layer->col_image_gpu = cuda_make_array(layer->col_image, h*w*size*size*n);
    layer->delta_gpu = cuda_make_array(layer->delta, layer->batch*out_h*out_w*n);
    layer->output_gpu = cuda_make_array(layer->output, layer->batch*out_h*out_w*n);
    #endif

    layer->activation = activation;

    fprintf(stderr, "Deconvolutional Layer: %d x %d x %d image, %d filters -> %d x %d x %d image\n", h,w,c,n, out_h, out_w, n);

    return layer;
}

void resize_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer *layer, int h, int w)
{
    layer->h = h;
    layer->w = w;
    int out_h = deconvolutional_out_height(*layer);
    int out_w = deconvolutional_out_width(*layer);

    layer->col_image = realloc(layer->col_image,
                                out_h*out_w*layer->size*layer->size*layer->c*sizeof(float));
    layer->output = realloc(layer->output,
                                layer->batch*out_h * out_w * layer->n*sizeof(float));
    layer->delta  = realloc(layer->delta,
                                layer->batch*out_h * out_w * layer->n*sizeof(float));
    #ifdef GPU
    cuda_free(layer->col_image_gpu);
    cuda_free(layer->delta_gpu);
    cuda_free(layer->output_gpu);

    layer->col_image_gpu = cuda_make_array(layer->col_image, out_h*out_w*layer->size*layer->size*layer->c);
    layer->delta_gpu = cuda_make_array(layer->delta, layer->batch*out_h*out_w*layer->n);
    layer->output_gpu = cuda_make_array(layer->output, layer->batch*out_h*out_w*layer->n);
    #endif
}

void forward_deconvolutional_layer(const deconvolutional_layer layer, float *in)
{
    int i;
    int out_h = deconvolutional_out_height(layer);
    int out_w = deconvolutional_out_width(layer);
    int size = out_h*out_w;

    int m = layer.size*layer.size*layer.n;
    int n = layer.h*layer.w;
    int k = layer.c;

    bias_output(layer.output, layer.biases, layer.batch, layer.n, size);

    for(i = 0; i < layer.batch; ++i){
        float *a = layer.filters;
        float *b = in + i*layer.c*layer.h*layer.w;
        float *c = layer.col_image;

        gemm(1,0,m,n,k,1,a,m,b,n,0,c,n);

        col2im_cpu(c, layer.n, out_h, out_w, layer.size, layer.stride, 0, layer.output+i*layer.n*size);
    }
    activate_array(layer.output, layer.batch*layer.n*size, layer.activation);
}

void backward_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer layer, float *in, float *delta)
{
    float alpha = 1./layer.batch;
    int out_h = deconvolutional_out_height(layer);
    int out_w = deconvolutional_out_width(layer);
    int size = out_h*out_w;
    int i;

    gradient_array(layer.output, size*layer.n*layer.batch, layer.activation, layer.delta);
    backward_bias(layer.bias_updates, layer.delta, layer.batch, layer.n, size);

    if(delta) memset(delta, 0, layer.batch*layer.h*layer.w*layer.c*sizeof(float));

    for(i = 0; i < layer.batch; ++i){
        int m = layer.c;
        int n = layer.size*layer.size*layer.n;
        int k = layer.h*layer.w;

        float *a = in + i*m*n;
        float *b = layer.col_image;
        float *c = layer.filter_updates;

        im2col_cpu(layer.delta + i*layer.n*size, layer.n, out_h, out_w, 
                layer.size, layer.stride, 0, b);
        gemm(0,1,m,n,k,alpha,a,k,b,k,1,c,n);

        if(delta){
            int m = layer.c;
            int n = layer.h*layer.w;
            int k = layer.size*layer.size*layer.n;

            float *a = layer.filters;
            float *b = layer.col_image;
            float *c = delta + i*n*m;

            gemm(0,0,m,n,k,1,a,k,b,n,1,c,n);
        }
    }
}

void update_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer layer)
{
    int size = layer.size*layer.size*layer.c*layer.n;
    axpy_cpu(layer.n, layer.learning_rate, layer.bias_updates, 1, layer.biases, 1);
    scal_cpu(layer.n, layer.momentum, layer.bias_updates, 1);

    axpy_cpu(size, -layer.decay, layer.filters, 1, layer.filter_updates, 1);
    axpy_cpu(size, layer.learning_rate, layer.filter_updates, 1, layer.filters, 1);
    scal_cpu(size, layer.momentum, layer.filter_updates, 1);
}




 src/deconvolutional_layer.h

New file
@@ -0,0 +1,65 @@
#ifndef DECONVOLUTIONAL_LAYER_H
#define DECONVOLUTIONAL_LAYER_H

#include "cuda.h"
#include "image.h"
#include "activations.h"

typedef struct {
    float learning_rate;
    float momentum;
    float decay;

    int batch;
    int h,w,c;
    int n;
    int size;
    int stride;
    float *filters;
    float *filter_updates;

    float *biases;
    float *bias_updates;

    float *col_image;
    float *delta;
    float *output;

    #ifdef GPU
    float * filters_gpu;
    float * filter_updates_gpu;

    float * biases_gpu;
    float * bias_updates_gpu;

    float * col_image_gpu;
    float * delta_gpu;
    float * output_gpu;
    #endif

    ACTIVATION activation;
} deconvolutional_layer;

#ifdef GPU
void forward_deconvolutional_layer_gpu(deconvolutional_layer layer, float * in);
void backward_deconvolutional_layer_gpu(deconvolutional_layer layer, float * in, float * delta_gpu);
void update_deconvolutional_layer_gpu(deconvolutional_layer layer);
void push_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer layer);
void pull_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer layer);
#endif

deconvolutional_layer *make_deconvolutional_layer(int batch, int h, int w, int c, int n, int size, int stride, ACTIVATION activation, float learning_rate, float momentum, float decay);
void resize_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer *layer, int h, int w);
void forward_deconvolutional_layer(const deconvolutional_layer layer, float *in);
void update_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer layer);
void backward_deconvolutional_layer(deconvolutional_layer layer, float *in, float *delta);

image get_deconvolutional_image(deconvolutional_layer layer);
image get_deconvolutional_delta(deconvolutional_layer layer);
image get_deconvolutional_filter(deconvolutional_layer layer, int i);

int deconvolutional_out_height(deconvolutional_layer layer);
int deconvolutional_out_width(deconvolutional_layer layer);

#endif


 src/dropout_layer.c

@@ -21,6 +21,19 @@
    return layer;
} 

void resize_dropout_layer(dropout_layer *layer, int inputs)
{
    layer->output = realloc(layer->output, layer->inputs*layer->batch*sizeof(float));
    layer->rand = realloc(layer->rand, layer->inputs*layer->batch*sizeof(float));
    #ifdef GPU
    cuda_free(layer->output_gpu);
    cuda_free(layer->rand_gpu);

    layer->output_gpu = cuda_make_array(layer->output, inputs*layer->batch);
    layer->rand_gpu = cuda_make_array(layer->rand, inputs*layer->batch);
    #endif
}

void forward_dropout_layer(dropout_layer layer, float *input)
{
    int i;

 src/dropout_layer.h

@@ -18,6 +18,7 @@

void forward_dropout_layer(dropout_layer layer, float *input);
void backward_dropout_layer(dropout_layer layer, float *delta);
void resize_dropout_layer(dropout_layer *layer, int inputs);

#ifdef GPU
void forward_dropout_layer_gpu(dropout_layer layer, float * input);

 src/im2col.h

@@ -7,7 +7,7 @@

#ifdef GPU

void im2col_ongpu(float *im, int offset,
void im2col_ongpu(float *im,
         int channels, int height, int width,
         int ksize, int stride, int pad,float *data_col);


 src/im2col_kernels.cu

@@ -3,7 +3,7 @@
#include "cuda.h"
}

__global__ void im2col_pad_kernel(float *im,  int offset,
__global__ void im2col_pad_kernel(float *im,
     int channels,  int height,  int width,
     int ksize,  int stride, float *data_col)
{
@@ -32,13 +32,13 @@
    int im_row = h_offset + h * stride - pad;
    int im_col = w_offset + w * stride - pad;

    int im_index = offset + im_col + width*(im_row + height*im_channel);
    int im_index = im_col + width*(im_row + height*im_channel);
    float val = (im_row < 0 || im_col < 0 || im_row >= height || im_col >= width) ? 0 : im[im_index];

    data_col[col_index] = val;
}

__global__ void im2col_nopad_kernel(float *im,  int offset,
__global__ void im2col_nopad_kernel(float *im,
        int channels,  int height,  int width,
        int ksize,  int stride, float *data_col)
{
@@ -65,13 +65,13 @@
    int im_row = h_offset + h * stride;
    int im_col = w_offset + w * stride;

    int im_index = offset + im_col + width*(im_row + height*im_channel);
    int im_index = im_col + width*(im_row + height*im_channel);
    float val = (im_row < 0 || im_col < 0 || im_row >= height || im_col >= width) ? 0 : im[im_index];

    data_col[col_index] = val;
}

extern "C" void im2col_ongpu(float *im, int offset,
extern "C" void im2col_ongpu(float *im,
        int channels,  int height,  int width,
        int ksize,  int stride,  int pad, float *data_col)
{
@@ -87,7 +87,7 @@

    size_t n = channels_col*height_col*width_col;

    if(pad)im2col_pad_kernel<<<cuda_gridsize(n),BLOCK>>>(im,  offset, channels, height, width, ksize, stride, data_col);
    else im2col_nopad_kernel<<<cuda_gridsize(n),BLOCK>>>(im,  offset, channels, height, width, ksize, stride, data_col);
    if(pad)im2col_pad_kernel<<<cuda_gridsize(n),BLOCK>>>(im,  channels, height, width, ksize, stride, data_col);
    else im2col_nopad_kernel<<<cuda_gridsize(n),BLOCK>>>(im,  channels, height, width, ksize, stride, data_col);
    check_error(cudaPeekAtLastError());
}

 src/maxpool_layer.c

@@ -40,13 +40,22 @@
    return layer;
}

void resize_maxpool_layer(maxpool_layer *layer, int h, int w, int c)
void resize_maxpool_layer(maxpool_layer *layer, int h, int w)
{
    layer->h = h;
    layer->w = w;
    layer->c = c;
    layer->output = realloc(layer->output, ((h-1)/layer->stride+1) * ((w-1)/layer->stride+1) * c * layer->batch* sizeof(float));
    layer->delta = realloc(layer->delta, ((h-1)/layer->stride+1) * ((w-1)/layer->stride+1) * c * layer->batch*sizeof(float));
    int output_size = ((h-1)/layer->stride+1) * ((w-1)/layer->stride+1) * layer->c * layer->batch;
    layer->output = realloc(layer->output, output_size * sizeof(float));
    layer->delta = realloc(layer->delta, output_size * sizeof(float));

    #ifdef GPU
    cuda_free((float *)layer->indexes_gpu);
    cuda_free(layer->output_gpu);
    cuda_free(layer->delta_gpu);
    layer->indexes_gpu = cuda_make_int_array(output_size);
    layer->output_gpu  = cuda_make_array(layer->output, output_size);
    layer->delta_gpu   = cuda_make_array(layer->delta, output_size);
    #endif
}

void forward_maxpool_layer(const maxpool_layer layer, float *input)

 src/maxpool_layer.h

@@ -21,7 +21,7 @@

image get_maxpool_image(maxpool_layer layer);
maxpool_layer *make_maxpool_layer(int batch, int h, int w, int c, int size, int stride);
void resize_maxpool_layer(maxpool_layer *layer, int h, int w, int c);
void resize_maxpool_layer(maxpool_layer *layer, int h, int w);
void forward_maxpool_layer(const maxpool_layer layer, float *input);
void backward_maxpool_layer(const maxpool_layer layer, float *delta);


 src/network.c

@@ -8,6 +8,7 @@
#include "crop_layer.h"
#include "connected_layer.h"
#include "convolutional_layer.h"
#include "deconvolutional_layer.h"
#include "maxpool_layer.h"
#include "cost_layer.h"
#include "normalization_layer.h"
@@ -20,6 +21,8 @@
    switch(a){
        case CONVOLUTIONAL:
            return "convolutional";
        case DECONVOLUTIONAL:
            return "deconvolutional";
        case CONNECTED:
            return "connected";
        case MAXPOOL:
@@ -68,6 +71,11 @@
            forward_convolutional_layer(layer, input);
            input = layer.output;
        }
        else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
            forward_deconvolutional_layer(layer, input);
            input = layer.output;
        }
        else if(net.types[i] == CONNECTED){
            connected_layer layer = *(connected_layer *)net.layers[i];
            forward_connected_layer(layer, input);
@@ -122,14 +130,9 @@
            convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
            update_convolutional_layer(layer);
        }
        else if(net.types[i] == MAXPOOL){
            //maxpool_layer layer = *(maxpool_layer *)net.layers[i];
        }
        else if(net.types[i] == SOFTMAX){
            //maxpool_layer layer = *(maxpool_layer *)net.layers[i];
        }
        else if(net.types[i] == NORMALIZATION){
            //maxpool_layer layer = *(maxpool_layer *)net.layers[i];
        else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
            update_deconvolutional_layer(layer);
        }
        else if(net.types[i] == CONNECTED){
            connected_layer layer = *(connected_layer *)net.layers[i];
@@ -143,6 +146,9 @@
    if(net.types[i] == CONVOLUTIONAL){
        convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.output;
    } else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
        deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.output;
    } else if(net.types[i] == MAXPOOL){
        maxpool_layer layer = *(maxpool_layer *)net.layers[i];
        return layer.output;
@@ -178,6 +184,9 @@
    if(net.types[i] == CONVOLUTIONAL){
        convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.delta;
    } else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
        deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.delta;
    } else if(net.types[i] == MAXPOOL){
        maxpool_layer layer = *(maxpool_layer *)net.layers[i];
        return layer.delta;
@@ -247,9 +256,13 @@
            prev_input = get_network_output_layer(net, i-1);
            prev_delta = get_network_delta_layer(net, i-1);
        }

        if(net.types[i] == CONVOLUTIONAL){
            convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
            backward_convolutional_layer(layer, prev_input, prev_delta);
        } else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
            backward_deconvolutional_layer(layer, prev_input, prev_delta);
        }
        else if(net.types[i] == MAXPOOL){
            maxpool_layer layer = *(maxpool_layer *)net.layers[i];
@@ -377,6 +390,9 @@
        if(net->types[i] == CONVOLUTIONAL){
            convolutional_layer *layer = (convolutional_layer *)net->layers[i];
            layer->batch = b;
        }else if(net->types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer *layer = (deconvolutional_layer *)net->layers[i];
            layer->batch = b;
        }
        else if(net->types[i] == MAXPOOL){
            maxpool_layer *layer = (maxpool_layer *)net->layers[i];
@@ -415,6 +431,10 @@
        convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.h*layer.w*layer.c;
    }
    if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
        deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.h*layer.w*layer.c;
    }
    else if(net.types[i] == MAXPOOL){
        maxpool_layer layer = *(maxpool_layer *)net.layers[i];
        return layer.h*layer.w*layer.c;
@@ -448,6 +468,11 @@
        image output = get_convolutional_image(layer);
        return output.h*output.w*output.c;
    }
    else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
        deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
        image output = get_deconvolutional_image(layer);
        return output.h*output.w*output.c;
    }
    else if(net.types[i] == MAXPOOL){
        maxpool_layer layer = *(maxpool_layer *)net.layers[i];
        image output = get_maxpool_image(layer);
@@ -483,21 +508,31 @@
    for (i = 0; i < net.n; ++i){
        if(net.types[i] == CONVOLUTIONAL){
            convolutional_layer *layer = (convolutional_layer *)net.layers[i];
            resize_convolutional_layer(layer, h, w, c);
            resize_convolutional_layer(layer, h, w);
            image output = get_convolutional_image(*layer);
            h = output.h;
            w = output.w;
            c = output.c;
        } else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer *layer = (deconvolutional_layer *)net.layers[i];
            resize_deconvolutional_layer(layer, h, w);
            image output = get_deconvolutional_image(*layer);
            h = output.h;
            w = output.w;
            c = output.c;
        }else if(net.types[i] == MAXPOOL){
            maxpool_layer *layer = (maxpool_layer *)net.layers[i];
            resize_maxpool_layer(layer, h, w, c);
            resize_maxpool_layer(layer, h, w);
            image output = get_maxpool_image(*layer);
            h = output.h;
            w = output.w;
            c = output.c;
        }else if(net.types[i] == DROPOUT){
            dropout_layer *layer = (dropout_layer *)net.layers[i];
            resize_dropout_layer(layer, h*w*c);
        }else if(net.types[i] == NORMALIZATION){
            normalization_layer *layer = (normalization_layer *)net.layers[i];
            resize_normalization_layer(layer, h, w, c);
            resize_normalization_layer(layer, h, w);
            image output = get_normalization_image(*layer);
            h = output.h;
            w = output.w;
@@ -527,6 +562,10 @@
        convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
        return get_convolutional_image(layer);
    }
    else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
        deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
        return get_deconvolutional_image(layer);
    }
    else if(net.types[i] == MAXPOOL){
        maxpool_layer layer = *(maxpool_layer *)net.layers[i];
        return get_maxpool_image(layer);

 src/network.h

@@ -7,6 +7,7 @@

typedef enum {
    CONVOLUTIONAL,
    DECONVOLUTIONAL,
    CONNECTED,
    MAXPOOL,
    SOFTMAX,

 src/network_kernels.cu

@@ -10,6 +10,7 @@
#include "crop_layer.h"
#include "connected_layer.h"
#include "convolutional_layer.h"
#include "deconvolutional_layer.h"
#include "maxpool_layer.h"
#include "cost_layer.h"
#include "normalization_layer.h"
@@ -31,6 +32,11 @@
            forward_convolutional_layer_gpu(layer, input);
            input = layer.output_gpu;
        }
        else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
            forward_deconvolutional_layer_gpu(layer, input);
            input = layer.output_gpu;
        }
        else if(net.types[i] == COST){
            cost_layer layer = *(cost_layer *)net.layers[i];
            forward_cost_layer_gpu(layer, input, truth);
@@ -84,6 +90,10 @@
            convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
            backward_convolutional_layer_gpu(layer, prev_input, prev_delta);
        }
        else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
            backward_deconvolutional_layer_gpu(layer, prev_input, prev_delta);
        }
        else if(net.types[i] == COST){
            cost_layer layer = *(cost_layer *)net.layers[i];
            backward_cost_layer_gpu(layer, prev_input, prev_delta);
@@ -116,6 +126,10 @@
            convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
            update_convolutional_layer_gpu(layer);
        }
        else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
            update_deconvolutional_layer_gpu(layer);
        }
        else if(net.types[i] == CONNECTED){
            connected_layer layer = *(connected_layer *)net.layers[i];
            update_connected_layer_gpu(layer);
@@ -129,6 +143,10 @@
        convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.output_gpu;
    }
    else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
        deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.output_gpu;
    }
    else if(net.types[i] == CONNECTED){
        connected_layer layer = *(connected_layer *)net.layers[i];
        return layer.output_gpu;
@@ -157,6 +175,10 @@
        convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.delta_gpu;
    }
    else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
        deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.delta_gpu;
    }
    else if(net.types[i] == CONNECTED){
        connected_layer layer = *(connected_layer *)net.layers[i];
        return layer.delta_gpu;
@@ -208,6 +230,10 @@
        convolutional_layer layer = *(convolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.output;
    }
    else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
        deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *)net.layers[i];
        return layer.output;
    }
    else if(net.types[i] == CONNECTED){
        connected_layer layer = *(connected_layer *)net.layers[i];
        cuda_pull_array(layer.output_gpu, layer.output, layer.outputs*layer.batch);

 src/normalization_layer.c

@@ -35,13 +35,12 @@
    return layer;
}

void resize_normalization_layer(normalization_layer *layer, int h, int w, int c)
void resize_normalization_layer(normalization_layer *layer, int h, int w)
{
    layer->h = h;
    layer->w = w;
    layer->c = c;
    layer->output = realloc(layer->output, h * w * c * layer->batch * sizeof(float));
    layer->delta = realloc(layer->delta, h * w * c * layer->batch * sizeof(float));
    layer->output = realloc(layer->output, h * w * layer->c * layer->batch * sizeof(float));
    layer->delta = realloc(layer->delta, h * w * layer->c * layer->batch * sizeof(float));
    layer->sums = realloc(layer->sums, h*w * sizeof(float));
}


 src/normalization_layer.h

@@ -17,7 +17,7 @@

image get_normalization_image(normalization_layer layer);
normalization_layer *make_normalization_layer(int batch, int h, int w, int c, int size, float alpha, float beta, float kappa);
void resize_normalization_layer(normalization_layer *layer, int h, int w, int c);
void resize_normalization_layer(normalization_layer *layer, int h, int w);
void forward_normalization_layer(const normalization_layer layer, float *in);
void backward_normalization_layer(const normalization_layer layer, float *in, float *delta);
void visualize_normalization_layer(normalization_layer layer, char *window);

 src/parser.c

@@ -7,6 +7,7 @@
#include "crop_layer.h"
#include "cost_layer.h"
#include "convolutional_layer.h"
#include "deconvolutional_layer.h"
#include "connected_layer.h"
#include "maxpool_layer.h"
#include "normalization_layer.h"
@@ -23,6 +24,7 @@
}section;

int is_convolutional(section *s);
int is_deconvolutional(section *s);
int is_connected(section *s);
int is_maxpool(section *s);
int is_dropout(section *s);
@@ -65,6 +67,49 @@
    }
}

deconvolutional_layer *parse_deconvolutional(list *options, network *net, int count)
{
    int h,w,c;
    float learning_rate, momentum, decay;
    int n = option_find_int(options, "filters",1);
    int size = option_find_int(options, "size",1);
    int stride = option_find_int(options, "stride",1);
    char *activation_s = option_find_str(options, "activation", "sigmoid");
    ACTIVATION activation = get_activation(activation_s);
    if(count == 0){
        learning_rate = option_find_float(options, "learning_rate", .001);
        momentum = option_find_float(options, "momentum", .9);
        decay = option_find_float(options, "decay", .0001);
        h = option_find_int(options, "height",1);
        w = option_find_int(options, "width",1);
        c = option_find_int(options, "channels",1);
        net->batch = option_find_int(options, "batch",1);
        net->learning_rate = learning_rate;
        net->momentum = momentum;
        net->decay = decay;
        net->seen = option_find_int(options, "seen",0);
    }else{
        learning_rate = option_find_float_quiet(options, "learning_rate", net->learning_rate);
        momentum = option_find_float_quiet(options, "momentum", net->momentum);
        decay = option_find_float_quiet(options, "decay", net->decay);
        image m =  get_network_image_layer(*net, count-1);
        h = m.h;
        w = m.w;
        c = m.c;
        if(h == 0) error("Layer before deconvolutional layer must output image.");
    }
    deconvolutional_layer *layer = make_deconvolutional_layer(net->batch,h,w,c,n,size,stride,activation,learning_rate,momentum,decay);
    char *weights = option_find_str(options, "weights", 0);
    char *biases = option_find_str(options, "biases", 0);
    parse_data(weights, layer->filters, c*n*size*size);
    parse_data(biases, layer->biases, n);
    #ifdef GPU
    if(weights || biases) push_deconvolutional_layer(*layer);
    #endif
    option_unused(options);
    return layer;
}

convolutional_layer *parse_convolutional(list *options, network *net, int count)
{
    int h,w,c;
@@ -306,6 +351,10 @@
            convolutional_layer *layer = parse_convolutional(options, &net, count);
            net.types[count] = CONVOLUTIONAL;
            net.layers[count] = layer;
        }else if(is_deconvolutional(s)){
            deconvolutional_layer *layer = parse_deconvolutional(options, &net, count);
            net.types[count] = DECONVOLUTIONAL;
            net.layers[count] = layer;
        }else if(is_connected(s)){
            connected_layer *layer = parse_connected(options, &net, count);
            net.types[count] = CONNECTED;
@@ -360,6 +409,11 @@
{
    return (strcmp(s->type, "[cost]")==0);
}
int is_deconvolutional(section *s)
{
    return (strcmp(s->type, "[deconv]")==0
            || strcmp(s->type, "[deconvolutional]")==0);
}
int is_convolutional(section *s)
{
    return (strcmp(s->type, "[conv]")==0
@@ -438,7 +492,7 @@
                break;
            default:
                if(!read_option(line, current->options)){
                    printf("Config file error line %d, could parse: %s\n", nu, line);
                    fprintf(stderr, "Config file error line %d, could parse: %s\n", nu, line);
                    free(line);
                }
                break;
@@ -488,6 +542,45 @@
    fprintf(fp, "\n\n");
}

void print_deconvolutional_cfg(FILE *fp, deconvolutional_layer *l, network net, int count)
{
    #ifdef GPU
    if(gpu_index >= 0)  pull_deconvolutional_layer(*l);
    #endif
    int i;
    fprintf(fp, "[deconvolutional]\n");
    if(count == 0) {
        fprintf(fp,   "batch=%d\n"
                "height=%d\n"
                "width=%d\n"
                "channels=%d\n"
                "learning_rate=%g\n"
                "momentum=%g\n"
                "decay=%g\n"
                "seen=%d\n",
                l->batch,l->h, l->w, l->c, l->learning_rate, l->momentum, l->decay, net.seen);
    } else {
        if(l->learning_rate != net.learning_rate)
            fprintf(fp, "learning_rate=%g\n", l->learning_rate);
        if(l->momentum != net.momentum)
            fprintf(fp, "momentum=%g\n", l->momentum);
        if(l->decay != net.decay)
            fprintf(fp, "decay=%g\n", l->decay);
    }
    fprintf(fp, "filters=%d\n"
            "size=%d\n"
            "stride=%d\n"
            "activation=%s\n",
            l->n, l->size, l->stride,
            get_activation_string(l->activation));
    fprintf(fp, "biases=");
    for(i = 0; i < l->n; ++i) fprintf(fp, "%g,", l->biases[i]);
    fprintf(fp, "\n");
    fprintf(fp, "weights=");
    for(i = 0; i < l->n*l->c*l->size*l->size; ++i) fprintf(fp, "%g,", l->filters[i]);
    fprintf(fp, "\n\n");
}

void print_freeweight_cfg(FILE *fp, freeweight_layer *l, network net, int count)
{
    fprintf(fp, "[freeweight]\n");
@@ -599,7 +692,7 @@

void save_weights(network net, char *filename)
{
    printf("Saving weights to %s\n", filename);
    fprintf(stderr, "Saving weights to %s\n", filename);
    FILE *fp = fopen(filename, "w");
    if(!fp) file_error(filename);

@@ -621,6 +714,17 @@
            fwrite(layer.biases, sizeof(float), layer.n, fp);
            fwrite(layer.filters, sizeof(float), num, fp);
        }
        if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *) net.layers[i];
            #ifdef GPU
            if(gpu_index >= 0){
                pull_deconvolutional_layer(layer);
            }
            #endif
            int num = layer.n*layer.c*layer.size*layer.size;
            fwrite(layer.biases, sizeof(float), layer.n, fp);
            fwrite(layer.filters, sizeof(float), num, fp);
        }
        if(net.types[i] == CONNECTED){
            connected_layer layer = *(connected_layer *) net.layers[i];
            #ifdef GPU
@@ -637,7 +741,7 @@

void load_weights(network *net, char *filename)
{
    printf("Loading weights from %s\n", filename);
    fprintf(stderr, "Loading weights from %s\n", filename);
    FILE *fp = fopen(filename, "r");
    if(!fp) file_error(filename);

@@ -660,6 +764,17 @@
            }
            #endif
        }
        if(net->types[i] == DECONVOLUTIONAL){
            deconvolutional_layer layer = *(deconvolutional_layer *) net->layers[i];
            int num = layer.n*layer.c*layer.size*layer.size;
            fread(layer.biases, sizeof(float), layer.n, fp);
            fread(layer.filters, sizeof(float), num, fp);
            #ifdef GPU
            if(gpu_index >= 0){
                push_deconvolutional_layer(layer);
            }
            #endif
        }
        if(net->types[i] == CONNECTED){
            connected_layer layer = *(connected_layer *) net->layers[i];
            fread(layer.biases, sizeof(float), layer.outputs, fp);
@@ -683,6 +798,8 @@
    {
        if(net.types[i] == CONVOLUTIONAL)
            print_convolutional_cfg(fp, (convolutional_layer *)net.layers[i], net, i);
        else if(net.types[i] == DECONVOLUTIONAL)
            print_deconvolutional_cfg(fp, (deconvolutional_layer *)net.layers[i], net, i);
        else if(net.types[i] == CONNECTED)
            print_connected_cfg(fp, (connected_layer *)net.layers[i], net, i);
        else if(net.types[i] == CROP)