CNN 上的数字识别

Posted 2023-04-17

【中文标题】CNN 上的数字识别

【英文标题】：Digit Recognition on CNN

【发布时间】：2016-11-18 06:58:31

【问题描述】：

我正在卷积神经网络上测试打印的数字 (0-9)。它在 MNIST 数据集上提供了 99+ % 的准确率，但是当我使用计算机上安装的字体（Ariel、Calibri、Cambria、Cambria math、Times New Roman）进行尝试并训练字体生成的图像时（每种字体 104 张图像（总计25 种字体 - 每种字体 4 张图片（差别不大））训练错误率不低于 80%，即 20% 的准确率。为什么？

这里是“2”个数字图像样本 -

我将每张图片的大小调整为 28 x 28。

这里有更多细节：-

训练数据大小 = 28 x 28 图像。 网络参数 - 作为 LeNet5 网络架构 -

Input Layer -28x28
| Convolutional Layer - (Relu Activation);
| Pooling Layer - (Tanh Activation)
| Convolutional Layer - (Relu Activation)
| Local Layer(120 neurons) - (Relu)
| Fully Connected (Softmax Activation, 10 outputs)

这很有效，在 MNIST 上的准确率达到 99% 以上。为什么计算机生成的字体如此糟糕？ CNN 可以处理大量数据变化。

【问题讨论】：

您使用的完整拓扑是什么？是原来的 LeNet5，还是你改变了任何隐藏层？如果你从头开始训练一个新模型，过拟合应该看起来还有 99+% 的成功率；你的 20% 表明了某种完全不同的问题。

是的，它是原始的 LeNet5，层如上所述，它适用于 MNIST 数据集，但不适用于我的数据集，我的数据集大小是 1036 幅图像，每个数字 104 幅。

【参考方案1】：

我发现两个可能的问题：

预处理：MNIST不仅是28px x 28px，而且：

来自 NIST 的原始黑白（双水平）图像经过尺寸标准化以适合 20x20 像素的框，同时保持其纵横比。由于归一化算法使用的抗锯齿技术，生成的图像包含灰度级。通过计算像素的质心，将图像置于 28x28 图像的中心，并平移图像以将该点定位在 28x28 场的中心。

来源：MNIST website

过拟合：

MNIST 有 60,000 个训练示例和 10,000 个测试示例。你有几个？ 您是否尝试过 dropout（请参阅 paper）？ 您是否尝试过数据集扩充技术？ （例如，稍微移动图像，可能会稍微改变纵横比，也可以添加噪点 - 但是，我认为这些不会有帮助） 您尝试过较小的网络吗？ （您的过滤器有多大/您有多少过滤器？）

备注

有趣的想法！您是否尝试过简单地将经过训练的 MNIST 网络应用于您的数据？结果如何？

【讨论】：

好点。只是为了添加另一个选项，也可以考虑批量标准化 (arxiv.org/abs/1502.03167)。

【参考方案2】：

这可能是一个过度拟合的问题。当您的网络过于复杂而无法解决问题时，可能会发生这种情况。 查看这篇文章：http://es.mathworks.com/help/nnet/ug/improve-neural-network-generalization-and-avoid-overfitting.html

【讨论】：

我是否应该从网络中删除图层，您可以提供任何建议。

我对 CNN 不是很熟悉，但我猜你可能有太多隐藏层。可能这对你有用：cs231n.github.io/neural-networks-1/#arch >

您的网络训练了多少个 epoch？你的数据集有多大？

【参考方案3】：

这绝对看起来像是过拟合的问题。我看到你有两个卷积层、两个最大池化层和两个全连接层。但是总共有多少重量？每个类只有 96 个示例，这肯定小于 CNN 中的权重数量。请记住，您希望训练集中的实例至少比 CNN 中的权重多 5 倍。

您有两种解决方案来改进您的 CNN：

摇动训练集中的每个实例。你每个数字大约 1 个像素左右。它已经将您的训练集乘以 9。 使用转换器层。它将在每个时期为每个数字添加弹性变形。它会通过人为地增加你的训练集来加强学习。此外，它还能更有效地预测其他字体。