一、前述

CNN和RNN几乎占据着深度学习的半壁江山,所以本文将着重讲解CNN+RNN的各种组合方式,以及CNN和RNN的对比。

二、CNN与RNN对比

1.CNN卷积神经网络与RNN递归神经网络直观图:

运用cnn rnn mlp 的案例_神经网络

2.相同点:
2.1. 传统神经网络的扩展;
2.2. 前向计算产生结果,反向计算模型更新;
2.3. 每层神经网络横向可以多个神经元共存,纵向可以有多层神经网络连接。

3.不同点:
3.1.CNN空间扩展,神经元与特征卷积;RNN时间扩展,神经元与多个时间输出计算;
3.2.RNN可以用于描述时间上连续状态的输出,有记忆功能,CNN用于静态输出;
3. 3.CNN高级100+深度,RNN深度有限。

三、CNN+RNN组合方式

1. CNN 特征提取,用于RNN语句生成图片标注。

运用cnn rnn mlp 的案例_神经网络_02


2. RNN特征提取用于CNN内容分类视频分类。

运用cnn rnn mlp 的案例_人工智能_03


3. CNN特征提取用于对话问答图片问答。

运用cnn rnn mlp 的案例_卷积神经网络_04

四、具体应用

1.图片标注

基本思路

目标是产生标注的语句,是一个语句生成的任务,LSTM;

描述的对象大量图像信息,图像信息表达,CNN;

CNN网络中全连接层特征描述图片,特征与LSTM输入结合。

具体步骤:

1.1 模型设计-特征提取

全连接层特征用来描述原图片,LSTM输入:word+图片特征,输出下一word。

运用cnn rnn mlp 的案例_运用cnn rnn mlp 的案例_05


1.2 模型设计-数据准备

(1)图片CNN特征提取;

(2)图片标注生成Word2Vect向量;

(3)生成训练数据:图片特征+第n单词向量:第n+1单词向量。

运用cnn rnn mlp 的案例_运用cnn rnn mlp 的案例_06


1.3 模型训练:

(1)运用迁移学习,CNN特征,语句特征应用已有模型;

(2)最终的输出模型是LSTM,训练过程的参数设定:梯度上限(gradient clipping), 学习率调整(adaptivelearning);

(3)训练时间很长。

1.4 模型运行:

(1)CNN特征提取;

(2)CNN 特征+语句开头,单词逐个预测。2.视频行为识别 :

视频中在发生什么?

运用cnn rnn mlp 的案例_人工智能_07


2.1常用方法总结:

RNN用于CNN特征融合。

(1)CNN 特征提取;

(2)LSTM判断;

(3)多次识别结果分析。

不同的特征不同输出。

运用cnn rnn mlp 的案例_特征提取_08


或者:所有特征作为一个输出。

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2.2 RNN用于CNN特征筛选+融合:

(1)并不是所有的视频 图像包含确定分类信息;

(2)RNN用于确定哪些frame是有用的;

(3)对有用的图像特征融合。

2.3 RNN用于,目标检测:

(1)CNN直接产生目标候选区;

(2)LSTM对产生候选区融合(相邻时刻位置近似);

(3)确定最终的精确位置。

运用cnn rnn mlp 的案例_特征提取_10


2.4 多种模型综合:

竞赛/应用中,为了产生最好结果,多采用多模型ensemble形式。

运用cnn rnn mlp 的案例_特征提取_11

3.图片/视频问答

3.1 问题种类

运用cnn rnn mlp 的案例_运用cnn rnn mlp 的案例_12


3.2 图片问答意义

(1)是对纯文本语言问答系统的扩展;

(2)图片理解和语言处理的深度融合;

(3)提高人工智能应用范围-观察,思考,表达。