羽隔已就之图像处理之BP神经网络入门

news2024/12/25 1:38:56

小y最近非常忙,这一年来,活很多,一直在加班、出差,也没好好休息过。最近在武汉出差一个多月了,项目逐渐完结,有点闲时间了,回首望,这一年设定的很多目标都没完成。
还记得,我想写一篇用matlab识别车牌的程序讲解,但是一直没做。今天想着,怎么得都要啃一下这个硬骨头。因为我要是一直不写,一直不敢面对这个问题,也就会一直不学习,那怎么才能进步呢?正如怪鸽说,我们遇到什么困难也不要怕,微笑的面对他,消除恐惧的最好办法就是面对恐惧。
图像识别我想用的技术含有:BP神经网络技术、图像提取特征值、图像分割技术但是这些技术还没到家,今天在酒店研究BP神经网络的用法。
我对BP神经网络的理解如下:
用一组已知的数据走向去推断另外一组数据的走向。
我的想法就是图像都有特征向量,比如数字1,会有数字1的特征向量,这个特征向量经过一系列数学运算一定可以成为一个标准的参照,车牌的数字1的特征向量一定会相符模板的。
接下来我讲讲我是如何学习神经网络的
怎么说呢,我看资料,很多神经网络上来都是一堆不知道干什么的数组,让一个很久没接触数学的人直接看的话会很难受,数据莫名其妙,结论也莫名奇妙。
我考虑了下,很多人给出的模型根本看不懂,毕竟隔行如隔山嘛。那么机智的小y想到了,如果我用一个简单的数学模型去分析的话,这样结论大家也能猜到,也会进行调优,优化。
怎么选模型难住了小y,突然想到平抛不就是个最简单的模型吗,把平抛简化后不就是抛物线模型吗,对称轴是y轴的二次函数。对就用他,摒弃资料的模型,直接创新!
首先使用二次函数获得所需要的数据
在这里插入图片描述
在matlab中
在这里插入图片描述
在矩阵运算中,x乘法需要加.

使用newff创建一个前馈反向传播网络
在这里插入图片描述
newff可以传三个值,如下所示 net = newff(P,T,S)
P的通俗理解可以认为是输入向量,T的通俗理解为,通过某种映射法则获得的输出向量。S是隐藏层的大小。如图标红所示
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后期大家自己玩可以调节试试。
哈,现在开始训练自己创建的神经网络,使用train函数
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训练时会弹出类似于这样的一个对话框
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太数学了,后期慢慢研究。
然后我们看看实验结果,使用sim函数:
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net1是我们训练后的神经网络,那么A呢,A就是我们的输入向量,这里A取值
在这里插入图片描述
这个时候我们希望A的输出应该是100 ~ 0 ~ 100的一个值,使用plot函数画出他的形状

在这里插入图片描述
这里面预测的值的结果用o去表示,然后运行程序。
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-5 ~ 0 ~ 5 的值是已知的,落在线上符合我的理解,o是预测值,当x轴为-10时预测值约在98,符合预测,当x轴为10时,对应的预测值约在99左右,已经不符合预期了。看来需要调优。
观察几个性能参数
性能如下:
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训练状态如下
在这里插入图片描述
回归如下
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
使用了3层隐藏层。
后记:经过资料查阅得知,隐藏层并不是越多越好,也需要按实际的情况去测试。而且每次运行的结果也会不同,需要多多测试然后将自己的网络保存。
如果newff函数不做任何参数时,他的激活函数长成这样
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更换激活函数
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加入了logsig参数后其变成了这样
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调参后,网络图如下图所示:
在这里插入图片描述

train函数

这里写下补充:

  1. newff

newff(P、T、S、TF、BTF、BLF、PF、IPF、OPF、DDF)采用可选输入,
TFi——第i层的传递函数。默认为“tansig”
隐藏层,输出层为“purelin”。
BTF-Backrop网络训练功能,默认为“trainlm”。
BLF-Backrop权重/偏差学习函数,默认值=“learngdm”。
PF-性能函数,默认值=“mse”。
IPF—输入处理函数的行单元阵列。
默认值为{“fixunknowns”、“mconsntrows”、“apminmax”}。
输出处理函数的行单元阵列。
默认值为{‘emconsntrows’,‘apminmax’}。
DDF—数据划分功能,默认为“divideerand”;
并返回一个N层前馈反向网络。

  1. train
    训练浅层神经网络, 此函数训练一个浅层神经网络。对于使用卷积或 LSTM 神经网络的深度学习。
    [trainedNet,tr] = train(net,X,T,Xi,Ai,EW,Name,Value)
    输入参数
    net - 输入网络
    network 对象
    X - 网络输入
    矩阵 | 元胞数组 | 合成数据 | gpuArray
    T - 网络目标
    零 (默认值) | 矩阵 | 元胞数组 | 合成数据 | gpuArray
    Xi - 初始输入延迟条件
    零 (默认值) | 元胞数组 | 矩阵
    Ai - 初始层延迟条件
    零 (默认值) | 元胞数组 | 矩阵
    EW - 误差权重,元胞数组
    名称-值参数
    useParallel - 用于指定并行计算的选项
    ‘no’ (默认值) | ‘yes’
    useGPU - 用于指定 GPU 计算的选项
    ‘no’ (默认值) | ‘yes’ | ‘only’
    showResources - 用于显示资源的选项
    ‘no’ (默认值) | ‘yes’
    reduction - 减少内存使用量
    1 (默认值) | 正整数
    CheckpointFile - 检查点文件
    ‘’ (默认值) | 字符向量
    CheckpointDelay - 检查点延迟
    60 (默认值) | 非负整数
    输出参数
    trainedNet - 经过训练的网络
    network 对象
    tr - 训练记录,结构体

    源代码下载路径如下
https://download.csdn.net/download/qq_43161960/88577292?spm=1001.2014.3001.5503

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