import numpy as npdef conv2d(inputs, kernels, bias, stride, padding):"""正向卷积操作inputs: 输入数据，形状为 (C, H, W)kernels: 卷积核，形状为 (F, C, HH, WW)，C是图片输入层数，F是图片输出层数bias: 偏置，形状为 (F,)stride: 步长padding: 填充"""# 获取输入数据和卷积核的形状C, H, W = inputs.shapeF, _, HH, WW = kernels.shape# 对输入数据进行填充。在第一个轴（通常是通道轴）上不进行填充，在第二个轴和第三个轴（通常是高度和宽度轴）上在开始和结束位置都填充padding个值。inputs_pad = np.pad(inputs, ((0, 0), (padding, padding), (padding, padding)))# 初始化输出数据，卷积后的图像size大小H_out = 1 + (H + 2 * padding - HH) // strideW_out = 1 + (W + 2 * padding - WW) // strideoutputs = np.zeros((F, H_out, W_out))# 进行卷积操作for i in range(H_out):for j in range(W_out):# 找到out图像对于的原始图像区域，然后对图像进行sum和biasinputs_slice = inputs_pad[:, i*stride:i*stride+HH, j*stride:j*stride+WW] outputs[:, i, j] = np.sum(inputs_slice * kernels, axis=(1, 2, 3)) + bias# axis=(1, 2, 3)表示在通道、高度和宽度这三个轴上进行求和。return outputs# test# 创建模拟数据inputs = np.random.rand(3, 5, 5)# 3通道，5x5的输入数据kernels = np.random.rand(4, 3, 3, 3)# 4个输出通道，3通道的3x3卷积核bias = np.random.rand(4)# 4个偏置项stride = 1padding = 1# 调用conv2d函数进行卷积操作outputs = conv2d(inputs, kernels, bias, stride, padding)# 打印卷积后的输出形状print("卷积后的输出形状：", outputs.shape)