六大基础深度神经网络之CNN

news2025/1/2 22:58:51

左侧是传统卷积网络输入的是一列像素点,右侧是卷积神经网络,输入的是具有长宽通道数的原始图像

下图为整体架构。卷积层可以认为提取特征,池化层是压缩特征。全连接层是把图像展平然后计算10个类别的概率值

 给出一张图像不同区域的特征不同,我们需要提取出来这些不同。下图从一张32*32*3的图像中提取一张5*5*3的小区域,第一步将左上角三乘三的区域\begin{pmatrix} 3 & 3 & 2 \\ 0 & 0 & 1 \\ 3 & 1 & 2 \end{pmatrix}与区域右下角小字的权值矩阵\begin{pmatrix} 0 & 1 & 2 \\ 2 & 2 & 0 \\ 0 & 1 & 2 \end{pmatrix}进行内积计算,就是对应位置相乘,即3*0+3*1+2*2+0*2+0*2+1*0+3*0+1*1+2*2=12,然后每次把3*3的区域与权值相乘,最终得到绿色的矩阵。

常见图像是彩色的就是三通道,上图中的32*32*3中的3也就说明是彩色图像,若为1则是黑白图像

对于每个彩色图像的卷积来讲,rgb每个通道都会卷积计算的一个矩阵,再把三个矩阵对应相加就是彩色图像的卷积结果

 其中W1、H1表示输入的宽度、长度; W2、 H2表示输出特征图的宽度、长度;F表示卷积核长和宽的大小; S表示滑动窗口的步长;P表示边界填充(加几圈0)。

 池化目的是减少特征图的信息量,下图为最大池化,选取2*2的过滤器步长为2,选取每个2*2区域内最大的数

 D为vgg较主流版本,其中maxpool会损失信息,为了弥补损失的信息,在下一次卷积中会使特征图翻倍

 在CIFAR-10数据集中发现56层卷积比20层更效果更差,为了避免层数增加导致的效果变差引入残差网络

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