ref: https://blog.csdn.net/qq_33590958/article/details/104859909
BN:Batch Norm
Batch Normalization (BN) is a milestone technique in the development of deep learning, enabling various networks to train. However, normalizing along the batch dimension introduces problems — BN’s error increases rapidly when the batch size becomes smaller, caused by inaccurate batch statistics estimation. This limits BN’s usage for training larger models and transferring features to computer vision tasks including detection, segmentation, and video, which require small batches constrained by memory consumption.
Batch Norm可谓深度学习中非常重要的技术，不仅可以使训练更深的网络变容易，加速收敛，还有一定正则化的效果，可以防止模型过拟合。在很多基于CNN的分类任务中，被大量使用。
但在图像超分辨率和图像生成方面，Batch Norm的表现并不好，加入了Batch Norm，反而使得训练速度缓慢，不稳定，甚至最后发散。
以图像超分辨率来说，网络输出的图像在色彩、对比度、亮度上要求和输入一致，改变的仅仅是分辨率和一些细节，而Batch Norm，对图像来说类似于一种对比度的拉伸，任何图像经过Batch Norm后，其色彩的分布都会被归一化，也就是说，它破坏了图像原本的对比度信息，所以Batch Norm的加入反而影响了网络输出的质量。虽然Batch Norm中的scale和shift参数可以抵消归一化的效果，但这样就增加了训练的难度和时间，还不如直接不用。不过有一类网络结构可以用，那就是残差网络（Residual Net），但也仅仅是在residual block当中使用，比如SRResNet，就是一个用于图像超分辨率的残差网络。为什么这类网络可以使用Batch Norm呢？有人认为是因为图像的对比度信息可以通过skip connection直接传递，所以也就不必担心Batch Norm的破坏了。
基于这种想法，也可以从另外一种角度解释Batch Norm为何在图像分类任务上如此有效。图像分类不需要保留图像的对比度信息，利用图像的结构信息就可以完成分类，所以，将图像都通过Batch Norm进行归一化，反而降低了训练难度，甚至一些不明显的结构，在Batch Norm后也会被凸显出来（对比度被拉开了）。
而对于照片风格转移，为何可以用Batch Norm呢？原因在于，风格化后的图像，其色彩、对比度、亮度均和原图像无关，而只与风格图像有关，原图像只有结构信息被表现到了最后生成的图像中。因此，在照片风格转移的网络中使用Batch Norm或者Instance Norm也就不奇怪了，而且，Instance Norm是比Batch Norm更直接的对单幅图像进行的归一化操作，连scale和shift都没有。
说得更广泛一些，Batch Norm会忽略图像像素（或者特征）之间的绝对差异（因为均值归零，方差归一），而只考虑相对差异，所以在不需要绝对差异的任务中（比如分类），有锦上添花的效果。而对于图像超分辨率这种需要利用绝对差异的任务，Batch Norm只会添乱。