卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) LeNet-5各層參數(shù)詳解

一. 理解卷積和子采樣

卷積過(guò)程:用一個(gè)可訓(xùn)練的濾波器fx去卷積一個(gè)輸入的圖像(第一階段是輸入的圖像,后面的階段就是卷積特征map),然后加一個(gè)偏置bx,得到卷積層Cx;

子采樣過(guò)程:鄰域四個(gè)像素求和變?yōu)橐粋€(gè)像素,然后通過(guò)標(biāo)量W加權(quán),再增加偏置b,然后通過(guò)一個(gè)sigmoid激活函數(shù),產(chǎn)生一個(gè)縮小四倍的特征映射圖Sx+1

二. 理解用卷積代替全連接


三. 通過(guò)基本的神經(jīng)元模型理解可訓(xùn)練參數(shù)與連接數(shù)

四. 各層參數(shù)詳解


LeNet-5共有7層,不包含輸入,每層都包含可訓(xùn)練參數(shù);每個(gè)層有多個(gè)Feature Map,每個(gè)FeatureMap通過(guò)一種卷積濾波器提取輸入的一種特征,然后每個(gè)FeatureMap有多個(gè)神經(jīng)元。

1. C1是一個(gè)卷積層

輸入圖片:32*32

卷積核大?。?*5

卷積核種類:6

輸出featuremap大小:28*28 (32-5+1)

神經(jīng)元數(shù)量:28*28*6

可訓(xùn)練參數(shù):(5*5+1)*6(每個(gè)濾波器5*5=25個(gè)unit參數(shù)和一個(gè)bias參數(shù),一共6個(gè)濾波器)

連接數(shù):(5*5+1)*6*28*28

2. S2層是一個(gè)下采樣層

輸入:28*28

采樣區(qū)域:2*2

采樣方式:4個(gè)輸入相加,乘以一個(gè)可訓(xùn)練參數(shù),再加上一個(gè)可訓(xùn)練偏置。結(jié)果通過(guò)sigmoid

采樣種類:6

輸出featureMap大小:14*14(28/2)

神經(jīng)元數(shù)量:14*14*6

可訓(xùn)練參數(shù):2*6(和的權(quán)+偏置)

連接數(shù):(2*2+1)*6*14*14

S2中每個(gè)特征圖的大小是C1中特征圖大小的1/4

3. C3層也是一個(gè)卷積層

輸入:S2中所有6個(gè)或者幾個(gè)特征map組合

卷積核大?。?*5

卷積核種類:16

輸出featureMap大?。?0*10

C3中的每個(gè)特征map是連接到S2中的所有6個(gè)或者幾個(gè)特征map的,表示本層的特征map是上一層提取到的特征map的不同組合

存在的一個(gè)方式是:C3的前6個(gè)特征圖以S2中3個(gè)相鄰的特征圖子集為輸入。接下來(lái)6個(gè)特征圖以S2中4個(gè)相鄰特征圖子集為輸入。然后的3個(gè)以不相鄰的4個(gè)特征圖子集為輸入。最后一個(gè)將S2中所有特征圖為輸入。

則:可訓(xùn)練參數(shù):6*(3*25+1)+6*(4*25+1)+3*(4*25+1)+(25*6+1)=1516

連接數(shù):10*10*1516=151600

4. S4層是一個(gè)下采樣層

輸入:10*10

采樣區(qū)域:2*2

采樣方式:4個(gè)輸入相加,乘以一個(gè)可訓(xùn)練參數(shù),再加上一個(gè)可訓(xùn)練偏置。結(jié)果通過(guò)sigmoid

采樣種類:16

輸出featureMap大小:5*5(10/2)

神經(jīng)元數(shù)量:5*5*16=400

可訓(xùn)練參數(shù):2*16=32(和的權(quán)+偏置)

連接數(shù):16*(2*2+1)*5*5=2000

S4中每個(gè)特征圖的大小是C3中特征圖大小的1/4?

5. C5層是一個(gè)卷積層

輸入:S4層的全部16個(gè)單元特征map(與s4全相連)

卷積核大?。?*5

卷積核種類:120

輸出featureMap大?。?*1(5-5+1)

可訓(xùn)練參數(shù)/連接:120*(16*5*5+1)=48120

6. F6層全連接層

輸入:c5 120維向量

計(jì)算方式:計(jì)算輸入向量和權(quán)重向量之間的點(diǎn)積,再加上一個(gè)偏置,結(jié)果通過(guò)sigmoid函數(shù)

可訓(xùn)練參數(shù):84*(120+1)=10164

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