CNN初探

Posted 2021-11-09 liqiniuniu

卷积神经网络结构：

 

1、

　　数据输入层：

　　　　去均值：将平均值变为0

　　　　归一化：将不同的特征，取值范围变为一致的

　　　　PCA降维、白化

2、

　　卷积计算层：

　　　　每个神经元看做是一个过滤器（一个带权重的矩阵），过滤器对原数据进行卷积相关操作（内积），不同过滤器关注的特征不同

　　　　局部连接：过滤器提取局部特征，然后再与后面的网络相连。

　　　　参数共享：一个卷积核包含多个神经元，不同神经元的权重参数不同，但是一个神经元在原始数据上进行滑动提取局部特征，在这个工程中，参数是不变的。

              

3、

　　激励层：

　　　　上面的图中output是由input和filter由线性关系得到的。

　　　　激励层的作用就是对output做一个非线性的变换、映射。

　　　　激活函数一般采用relu函数或者tanh，尽量不要用sigmod。

　　　　

　　　　　　采用ReLu的原因

　　　　　　第一，采用sigmoid等函数，算激活函数时（指数运算），计算量大，反向传播求误差梯度时，求导涉及除法，计算量相对大，而采用Relu激活函数，整个过程的计算量节省很多。

　　　　　　第二，对于深层网络，sigmoid函数反向传播时，很容易就会出现 梯度消失 的情况（在sigmoid接近饱和区时，变换太缓慢，导数趋于0，这种情况会造成信息丢失），从而无法完成深层网络的训练。

　　　　　　第三，ReLu会使一部分神经元的输出为0，这样就造成了 网络的稀疏性，并且减少了参数的相互依存关系，缓解了过拟合问题的发生。

4、

　　池化层：

　　　　用来压缩图像，提取局部主要特征，减小过拟合。

　　　　特征不变性：一个狗的图片，压缩为一半之后仍能看出是一条狗，保留了主要特征。

　　　　特征降维：提取主要特征，去除冗杂信息。

　　　　最常用max polling，其次average polling。

　　　　　

 

5、

　　全连接层：

　　　　和最后的输出层相连的，和传统神经网络一致。

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CNN训练方法;

　　定义损失函数，采用随机梯度下降（每次训练只采用部分训练样本来求取梯度），来求解过滤器的权重以及偏置bias。