卷积神经网络 神经网络,卷积神经网络基础知识

发布于:2023-01-20 ⋅ 阅读:(9) ⋅ 点赞:(0) ⋅ 评论:(0)

卷积神经网络通俗理解

卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNetworks,CNN)是一类包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络(FeedforwardNeuralNetworks),是深度学习(deeplearning)的代表算法之一。

卷积神经网络具有表征学习(representationlearning)能力,能够按其阶层结构对输入信息进行平移不变分类(shift-invariantclassification),因此也被称为“平移不变人工神经网络。

卷积神经网络算法是什么?

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卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNetworks,CNN)是一类包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络(FeedforwardNeuralNetworks),是深度学习(deeplearning)的代表算法之一。

卷积神经网络具有表征学习(representationlearning)能力,能够按其阶层结构对输入信息进行平移不变分类(shift-invariantclassification),因此也被称为“平移不变人工神经网络(Shift-InvariantArtificialNeuralNetworks,SIANN)”。

卷积神经网络的连接性:卷积神经网络中卷积层间的连接被称为稀疏连接(sparseconnection),即相比于前馈神经网络中的全连接,卷积层中的神经元仅与其相邻层的部分,而非全部神经元相连。

具体地,卷积神经网络第l层特征图中的任意一个像素(神经元)都仅是l-1层中卷积核所定义的感受野内的像素的线性组合。

卷积神经网络的稀疏连接具有正则化的效果,提高了网络结构的稳定性和泛化能力,避免过度拟合,同时,稀疏连接减少了权重参数的总量,有利于神经网络的快速学习,和在计算时减少内存开销。

卷积神经网络中特征图同一通道内的所有像素共享一组卷积核权重系数,该性质被称为权重共享(weightsharing)。

权重共享将卷积神经网络和其它包含局部连接结构的神经网络相区分,后者虽然使用了稀疏连接,但不同连接的权重是不同的。权重共享和稀疏连接一样,减少了卷积神经网络的参数总量,并具有正则化的效果。

在全连接网络视角下,卷积神经网络的稀疏连接和权重共享可以被视为两个无限强的先验(pirior),即一个隐含层神经元在其感受野之外的所有权重系数恒为0(但感受野可以在空间移动);且在一个通道内,所有神经元的权重系数相同。

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什么是卷积神经网络?为什么它们很重要

卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNetwork,CNN)是一种前馈神经网络,它的人工神经元可以响应一部分覆盖范围内的周围单元,对于大型图像处理有出色表现。

[1]  它包括卷积层(alternatingconvolutionallayer)和池层(poolinglayer)。卷积神经网络是近年发展起来,并引起广泛重视的一种高效识别方法。

20世纪60年代,Hubel和Wiesel在研究猫脑皮层中用于局部敏感和方向选择的神经元时发现其独特的网络结构可以有效地降低反馈神经网络的复杂性,继而提出了卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNetworks-简称CNN)。

现在,CNN已经成为众多科学领域的研究热点之一,特别是在模式分类领域,由于该网络避免了对图像的复杂前期预处理,可以直接输入原始图像,因而得到了更为广泛的应用。

K.Fukushima在1980年提出的新识别机是卷积神经网络的第一个实现网络。随后,更多的科研工作者对该网络进行了改进。

其中,具有代表性的研究成果是Alexander和Taylor提出的“改进认知机”,该方法综合了各种改进方法的优点并避免了耗时的误差反向传播。

卷积神经网络主要做什么用的?

卷积网络的特点主要是卷积核参数共享,池化操作。

参数共享的话的话是因为像图片等结构化的数据在不同的区域可能会存在相同的特征,那么就可以把卷积核作为detector,每一层detect不同的特征,但是同层的核是在图片的不同地方找相同的特征。

然后把底层的特征组合传给后层,再在后层对特征整合(一般深度网络是说不清楚后面的网络层得到了什么特征的)。而池化主要是因为在某些任务中降采样并不会影响结果。

所以可以大大减少参数量,另外,池化后在之前同样大小的区域就可以包含更多的信息了。综上,所有有这种特征的数据都可以用卷积网络来处理。

有卷积做视频的,有卷积做文本处理的(当然这两者由于是序列信号,天然更适合用lstm处理)另外,卷积网络只是个工具,看你怎么使用它,有必要的话你可以随意组合池化和卷积的顺序,可以改变网络结构来达到自己所需目的的,不必太被既定框架束缚。

前馈神经网络、BP神经网络、卷积神经网络的区别与联系

一、计算方法不同1、前馈神经网络:一种最简单的神经网络,各神经元分层排列。每个神经元只与前一层的神经元相连。接收前一层的输出,并输出给下一层.各层间没有反馈。

2、BP神经网络:是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络。3、卷积神经网络:包含卷积计算且具有深度结构的前馈神经网络。

二、用途不同1、前馈神经网络:主要应用包括感知器网络、BP网络和RBF网络。

2、BP神经网络:(1)函数逼近:用输入向量和相应的输出向量训练一个网络逼近一个函数;(2)模式识别:用一个待定的输出向量将它与输入向量联系起来;(3)分类:把输入向量所定义的合适方式进行分类;(4)数据压缩:减少输出向量维数以便于传输或存储。

3、卷积神经网络:可应用于图像识别、物体识别等计算机视觉、自然语言处理、物理学和遥感科学等领域。联系:BP神经网络和卷积神经网络都属于前馈神经网络,三者都属于人工神经网络。因此,三者原理和结构相同。

三、作用不同1、前馈神经网络:结构简单,应用广泛,能够以任意精度逼近任意连续函数及平方可积函数.而且可以精确实现任意有限训练样本集。2、BP神经网络:具有很强的非线性映射能力和柔性的网络结构。

网络的中间层数、各层的神经元个数可根据具体情况任意设定,并且随着结构的差异其性能也有所不同。3、卷积神经网络:具有表征学习能力,能够按其阶层结构对输入信息进行平移不变分类。

扩展资料:1、BP神经网络优劣势BP神经网络无论在网络理论还是在性能方面已比较成熟。其突出优点就是具有很强的非线性映射能力和柔性的网络结构。

网络的中间层数、各层的神经元个数可根据具体情况任意设定,并且随着结构的差异其性能也有所不同。但是BP神经网络也存在以下的一些主要缺陷。

①学习速度慢,即使是一个简单的问题,一般也需要几百次甚至上千次的学习才能收敛。②容易陷入局部极小值。③网络层数、神经元个数的选择没有相应的理论指导。④网络推广能力有限。

2、人工神经网络的特点和优越性,主要表现在以下三个方面①具有自学习功能。

例如实现图像识别时,只在先把许多不同的图像样板和对应的应识别的结果输入人工神经网络,网络就会通过自学习功能,慢慢学会识别类似的图像。自学习功能对于预测有特别重要的意义。

预期未来的人工神经网络计算机将为人类提供经济预测、效益预测,其应用前途是很远大的。②具有联想存储功能。用人工神经网络的反馈网络就可以实现这种联想。③具有高速寻找优化解的能力。

寻找一个复杂问题的优化解,往往需要很大的计算量,利用一个针对某问题而设计的反馈型人工神经网络,发挥计算机的高速运算能力,可能很快找到优化解。

参考资料:百度百科—前馈神经网络百度百科—BP神经网络百度百科—卷积神经网络百度百科—人工神经网络。

卷积神经网络工作原理直观的解释?

其实道理很简单,因为卷积运算,从频域角度看,是频谱相乘所以图像跟卷积核做卷积时,两者频谱不重叠的部分相乘,自然是0,那图像这部分频率的信息就被卷积核过滤了。

而图像,本质上就是二维离散的信号,像素点值的大小代表该位置的振幅,所以图像包含了一系列频率的特征。比如图像边缘部分,像素值差别大,属于高频信号,背景部分,像素值差别小,是低频信号。

所以如果卷积核具有『高通』性质,就能起到提取图像边缘的作用,低通则有模糊的效果。所以,卷积神经网络的牛逼之处在于通过卷积层的不同卷积核,提取图像不同频段的特征;以及通过池化层,提取不同粒度的特征。

深度学习中的卷积网络到底怎么回事

这两个概念实际上是互相交叉的,例如,卷积神经网络(Convolutionalneuralnetworks,简称CNNs)就是一种深度的监督学习下的机器学习模型,而深度置信网(DeepBeliefNets,简称DBNs)就是一种无监督学习下的机器学习模型。

深度学习的概念源于人工神经网络的研究。含多隐层的多层感知器就是一种深度学习结构。深度学习通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征,以发现数据的分布式特征表示。

深度学习的概念由Hinton等人于2006年提出。基于深信度网(DBN)提出非监督贪心逐层训练算法,为解决深层结构相关的优化难题带来希望,随后提出多层自动编码器深层结构。

此外Lecun等人提出的卷积神经网络是第一个真正多层结构学习算法,它利用空间相对关系减少参数数目以提高训练性能。

CNN(卷积神经网络)是什么?

在数字图像处理的时候我们用卷积来滤波是因为我们用的卷积模版在频域上确实是高通低通带通等等物理意义上的滤波器。

然而在神经网络中,模版的参数是训练出来的,我认为是纯数学意义的东西,很难理解为在频域上还有什么意义,所以我不认为神经网络里的卷积有滤波的作用。接着谈一下个人的理解。

首先不管是不是卷积神经网络,只要是神经网络,本质上就是在用一层层简单的函数(不管是sigmoid还是Relu)来拟合一个极其复杂的函数,而拟合的过程就是通过一次次backpropagation来调参从而使代价函数最小。