理論基礎(chǔ)

參考文獻(xiàn):
http://blog.csdn.net/lu597203933/article/details/46575779
http://ufldl.stanford.edu/wiki/index.php/%E6%B1%A0%E5%8C%96

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1、卷積:

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<1> 提取特征:

如下圖所示,展示了一個(gè)3*3的卷積核在55的圖像上做卷積的過程。每個(gè)卷積都是一種特征提取方式,就像一個(gè)篩子,將圖像中符合條件(激活值越大越符合條件)的部分篩選出來。


6.gif
  • 在輸出圖像中每一個(gè)像素是輸入圖像中一個(gè)小區(qū)域中像素的其中權(quán)值由一個(gè)函數(shù)定義,這個(gè)函數(shù)稱為卷積核。

提取特征單一怎么辦?

一種卷積核就是提出圖像的一種特征,那么多幾個(gè)函數(shù)(卷積核),抽取不同的特征即可。


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<2> 擁有全局觀還有局部觀:

左邊就是全連接網(wǎng)絡(luò),每個(gè)隱藏神經(jīng)元與每個(gè)像素進(jìn)行連接。右邊就是部分連接網(wǎng)絡(luò),每個(gè)隱神經(jīng)元只與一部分區(qū)域相連接。


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2、池化(池化層位于兩個(gè)卷積層之間)

利用卷積提取的特征去做分類
但是(Imge_width-convolution_width+1)*(Image_height-convolution_height+1) * (卷積核數(shù)量 即 特征數(shù)量) 的結(jié)果太龐大,學(xué)習(xí)一個(gè)擁有超過 3 百萬特征輸入的分類器十分不便,并且容易出現(xiàn)過擬合 (over-fitting)。

池化綜合了(過濾核范圍內(nèi)的)全部鄰居的反饋,即通過k個(gè)像素的統(tǒng)計(jì)特性而不是單個(gè)像素來提取特征,自然這種方法能夠大大提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能
Pooling_schematic.gif

3、全連接

全連接層,通俗的說就是前面一層的每個(gè)單元都與后面一層的相連接
將前面各個(gè)層學(xué)習(xí)到的“分布式特征表示”,映射到樣本標(biāo)記空間,然后利用損失函數(shù)來調(diào)控學(xué)習(xí)過程,最后給出對象的分類預(yù)測。一般采用Softmax函數(shù)作為激活函數(shù)。

Softmax函數(shù)又稱歸一化指數(shù)函數(shù):
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圖片.png

Softmax函數(shù)把這些分值實(shí)施規(guī)則化(regularization),也就是說,將這些實(shí)分值轉(zhuǎn)換為一系列的概率值(信任度)

由于全連接層的參數(shù)冗余(差不多80%),導(dǎo)致該層的參數(shù)個(gè)數(shù)占據(jù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的絕大部分。這樣一來,稍有不慎,全連接層就容易陷入過擬合的窘境,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的泛化能力難盡人意。

全連接層是簡單的將特征映射變成矢量按順序編排輸入到softmax回歸中,這種方法破壞了卷積層中提取特征時(shí)保留下來的位置信息

插個(gè)小廣告:

一些性能優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)模型如ResNet和GoogLeNet等全局均值池化策略(global average pooling,GAP)取代FC來融合學(xué)到的深度特征,最后仍用softmax等損失函數(shù)作為網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)函數(shù)來指導(dǎo)學(xué)習(xí)過程。

  • GAP:
GAP來源于由現(xiàn)任360公司首席科學(xué)家顏水成博士團(tuán)隊(duì)發(fā)表的論文“網(wǎng)中網(wǎng)(Network In Network,NIN)[10]”。文中提出了用全局均值池化策略(Global Average Pooling,GAP),取代全連接層的想法。

4、梯度下降法

5、softmax做歸一化

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