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卷积有什么作用?

卷积核

步长

填充

参数共享

池化

整体卷积流程


卷积有什么作用?

左图为BP神经网络,右图为卷积神经网络。BP网络训练连接线的参数,卷积训练卷积核的参数

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_深度学习

卷积网络到底做了一件什么事呢?其实就是提取特征 ,那么又是如何提取的呢?

概括的来说:

输入一副h*w*c的图像,通过k*k*c的卷积核在原始图像上进行滑动,滑动的过程中对图像进行计算,得到新的特征图,周而复始。

比如下图输入大小为32*32的图像,通道数为R,G.B三个彩色通道,对每个通道使用3*3的卷积核进行滑动计算,具体的计算过程为对应位置元素相乘相加,放到对应位置,

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_卷积核_02

 注意,当分别对3个通道进行卷积完成后,每一个位置得到3个值,再把3个值分别相加得到一个值,作为提取到的特征。

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_卷积核_03

 以上是从数学角度对卷积在做什么进行解释,下面从更高的层面对卷积网络进行理解。

为什么卷积能提取图像特征呢?

举一个例子:每一个卷积核都可以被看做特征识别器,所谓的特征,是指直线、简单的颜色、曲线之类的东西,

我们使用一个训练好的7*7的卷积核对曲线进行提取,提取的过程就是上面介绍的。

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_卷积神经网络实战项目_04

对老鼠尾巴弧线进行提取 

 

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_卷积核_05

 把弧线的像素和卷积核进行卷积,得到的数据为6600,数据比较大。如果在其他区域,则没有那么大的数值

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_神经网络_06

经过多次卷积提取特征

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卷积核

二维卷积公式:

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_卷积核_08

图像进行卷积时候就是做的一个对应位置相乘相加

步长

卷积核在图像上每次滑动的长度,步长越小,提取的特征越细腻,步长越大,提取的特征越粗糙

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_卷积神经网络实战项目_09

填充

为了弥补边界特征被计算的次数较少的问题,加入0填充,在移动程度上缓解该问题,让网络能够更公平的对待一些边界特征

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_神经网络_10

参数共享

多少个卷积核得到多少个特征图。

参数共享:用同样一个卷积核,对每个区域进行特征提取。

卷积神经网络实战项目 卷积神经网络实例讲解_卷积_11

池化

池化层:特征压缩,下采样。有max poling(挑重要的),average poling。没有任何矩阵的计算

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整体卷积流程

卷积神经网络卷积层池化层输出计算公式

 

 层:带参数计算的才叫一层神经网络,下面网络一个7层

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