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深度学习-CNN卷积神经网络PPT课件

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Sparse Connectivity
这么做是有道理的,就是根据一些生物学的研究 我们的视觉感知细胞其实是局部感知的,比如我 们用很小的卷积核来提取整幅图像的布局边缘信 息,这时候采用全连接的意义并不大,不能学到 很好的图像特征信息,而且模型复杂度还很高。
上图中红色框里面的表示稀疏连接 上图中蓝色框里面表示非稀疏连接
上图就是max pooling导致的局部平移不变性,我们可以看到下面的卷积层的输入向右平移了 一个神经元,即输入层对应神经元的值都变了,可是上面的pooling层的值只有部分改变了。 这里只是对一个feature map做池化,其实对多个feature map做池化还可能解决旋转不变性的 问题。
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Equivariant Representation
现在还只有一个思想没有讲,就是不变性,前面在池化的时候已经提到过,池化可以实现局部 平移不变性的效果,甚至可以通过变化实现旋转不变性。但是如果有大范围的平移怎么办那, 是否还存在平移不变性那。这里卷积层和全连接层就对平移不变性起到了很大的作用。
和传统的前馈神经网络类似,整个网络的模型有几种因素决定。我们传统的前馈神经网络 隐藏层一般是全连接的,而CNN的隐藏层又分为convolutional layer,pooling layer和最后的 fully-connected layer,这些隐藏层的区别是CNN之所以为CNN的重要原因,而另外各个神经 元激活函数的选择以及整个网络损失函数的选择都与FNN类似。下面我们主要讲解LeNet-5。
如图所示,一个卷积操作就是指卷积核和同样 大小的一个图像矩阵相乘,然后再向下或者向 右滑动卷积核,执行下一个卷积操作。这样用 卷积核在整个图像上面滑动一遍便生成了一个 卷积层。

CNN简单介绍及基础知识...

CNN简单介绍及基础知识...

CNN简单介绍及基础知识...文章目录一)卷积神经网络历史沿革二)CNN简单介绍三)CNN相关基础知识前言在过去的几年里,卷积神经网络(CNN)引起了人们的广泛关注,尤其是因为它彻底改变了计算机视觉领域,它是近年来深度学习能在计算机视觉领域取得突破性成果的基石。

它也逐渐在被其他诸如自然语言处理、推荐系统和语音识别等领域广泛使用。

在这里,主要从三个方面介绍CNN,(1)CNN历史发展(2)CNN简单介绍(3)CNN相关基础知识一、卷积神经网络历史沿革卷积神经网络的发展最早可以追溯到上世纪60年代,Hubel等人通过对猫视觉皮层细胞的研究,提出了感受野这个概念,到80年代,Fukushima在感受野概念的基础之上提出了神经认知机的概念,可以看作是卷积神经网络的第一个实现网络。

而后随着计算机软硬件技术的发展,尤其GPU,使得CNN快速发展,在2012年ImageNet大赛中CNN由于其高精确度脱颖而出,于是,深度学习正式进入人们的视野。

而后,R-CNN,FAST-CNN,Faster-cnn等快速发展,在深度学习领域大放异彩。

•1962年 Hubel和Wiesel卷积神经网络的发展,最早可以追溯到1962年,Hubel和Wiesel对猫大脑中的视觉系统的研究。

•1980年福岛邦彦1980年,日本科学家福岛邦彦在论文《Neocognitron: A self-organizing neuralnetwork model for a mechanism of patternrecognition unaffected by shift in position》提出了一个包含卷积层、池化层的神经网络结构。

•1998年 Yann Lecun1998年,在这个基础上,Yann Lecun在论文《Gradient-Based Learning Applied toDocument Recognition》中提出了LeNet-5,将BP算法应用到这个神经网络结构的训练上,就形成了当代卷积神经网络的雏形。

CNN(卷积神经网络) ppt课件

CNN(卷积神经网络)  ppt课件
为了处理一维序列数据,便有了循环神经网络,以及基于循环神经网络 优化而来的lstm,attention机制等.
目录
Contents
2. 卷积神经网络
2.1. 卷积神经网络和深度学习的历史 2.2. 卷积神经网络的设计和原理 2.3. 卷积神经网络的神经科学基础
CNN处理图像
卷积神经网络的计算效率提升,参数量:10^12 -> 10^6
卷积神经网络池化有最大池化(max_pool)和平均池化(avg_pool),顾名 思义,最大池化取区域内最大值,平均池化取区域内平均值.其它池化包 括L 2 范数以及依靠据中心像素距离的加权平均池化.
CNN池化过程
CNN 特性-池化
为什么要池化?
1.减少参数的量,提高计算效率. 2.最大池化能显著增强局部特征,平均池化可减少噪声.
深度学习以及卷积神经网络的适用需要大量的有效训练数据,过去的互联网时代为 深度学习提供了大量的训练数据,同时随着几十年来硬件技术的发展,为利用和计算 大量数据提供了条件.所以,近年来,每一次模型算法的更新,都取得了良好的效果, 为深度学习这把火炬增添了燃料.
卷积神经网络和深度学习的历史
卷积神经网络提供了一种方法来专业化神经网络,以处理具有清楚的网 络结构的数据,以及将这样的模型放大到非常大的尺寸(加深层数).这种方法 在二维图像拓扑上的应用是最成功的.同时,卷积神经网络比全连接网络计 算效率更高,使用他们运行多个实验并调整它们的实现和超参数更容易,更 大的网络也更容易训练.
CNN特性-权值共享和多卷积核
卷积神经网络之所以计算效率高,对特征提取的效果好,主要是由于卷 积神经网络具有以下三个特性:权值共享,多卷积核,池化.
权值共享
请在这里输入论文答辩

CNN简介

CNN简介

输入: 6*6 超参数: 池化过滤器尺寸:3*3 步长:3 输出: 2*2
0
0
0
10
10
10
重叠池化:有重合
10 10 10 0 0 10 10 10 0 0 10 10 10 0 0 0 0 0 10 10 0 0 0 10 10 0 0 0 10 10
输入: 6*6 超参数: 池化过滤器尺寸:3*3 步长:3 输出: 4*4
Softmax
yc ( z ) c c 1 c
1.多分类 2.正则项
e
c d 1
zc zd
e
Maxout
hi ( x) max zij
j[1, k ]
zij x Wij bij
T
out = max(z z1 = w1x + b1 z 2 = w 2 x + b 2 1 , z 2 , z3 , z 4 , z5 ) z 3 = w 3 x + b3 z 4 = w 4 x + b 4 z 5 = w 5 x + b5
55*55*96 3*3*96 27*27*96 11*11*3 5*5*96 27*27*256 3*3*25613*13*256 步长为2 步长为4 步长为1 步长为2 96个滤波器 96个滤波器 256个滤波器 256个滤波器
CONV3
(22711)/4+1=55
CONV4
16.4%
(55-3)/2+1=27 (27-5+2*2)/1+1=27
均值池化
10 10 10 0 0 10 10 10 0 0 10 10 10 0 0 0 0 0 10 10 0 0 0 10 10 0 0 0 10 10

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Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a 13
Architecture (exercise: write formulas for A1(i=4) and A2(k=3)
A1
P(j=1) P(j=2) P(j=9) P(j=1) P(j=2)
1 A 2 1 e (W2 (i 1,k 1) A1 ( k 1) W2 (i 2,k 1) A2 ( k 1)... b 2 ( k 1)) 1 e W1 ( j 1,i 1) P1 W1 ( j 2,i 1) P2 ... b1 (i 1)
图文并茂的 cnn介绍 ppt convolutionneural network cnn tutorialkh wong convolution neural network cnn ver. 4.11a verypopular: toolboxes:cuda-convnet caffe(user friendlier) highperformance classifier (multi- class) handwrittenoptical character ocr recognition, speech recognition, image noise removal etc. learningconvolution neural network cnn ver. 4.11a fullyconnected back propagation neural networks (bpnn) part1a: feed forward processing part1a: feed backward processing convolutionneural networks (cnn) part2a: feed forward part2b: feed backward cnnconvolution neural network cnn ver. 4.11a fullyconnected back propagation (bp) neural net convolution neural network cnn ver. 4.11a theoryfully connected back propagation neural net (bpnn) usemany samples weights,so unknowninput differentclasses aftertraining: forward pass biases(using forward backwardpasses) convolution neural network cnn ver. 4.11a (useforward, backward passes) iter=1:all_epocks (each forwardpass eachoutput neuron: usetraining samples: feedforward backward

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• Easy to implementation Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a
2
Overview of this note
• Part 1: Fully connected Back Propagation Neural Networks (BPNN)
xl2
xl3
f
(u)

1
1 eu
, theref ore
xl

f
(ul
)

1
1 e (W
l xl
bl
)
xlN
wl 2
Inputs
wl3
Convolution Neural Network CNN ver.
wl N
Output neurons 8
f(u) Sigmod function and its /SigmoidFunction.ht
• Initialize W and b randomly
• Iter=1: all_epocks (each is called an epcok)
– Forward pass for each output neuron:
• Use training samples: Xclass_t : feed forward to find y.
xl f (ul )with ul W l xl bl ,
• In side each neuron: such thatxl xl ,ul ul ,W l Wl ,bl bl
Typically f is a logistic (sigmod)function,i.e.

深度学习CNN卷积神经网络入门PPT课件

深度学习CNN卷积神经网络入门PPT课件

softmax
softmax直白来说就是将原来输出是3,1,-3通过softmax函数一作用,就映射成为 (0,1)的值,而这些值的累和为1
VGG刺猬特征图可视化
第一层卷积核学 到的图片特征
VGG刺猬特征图可视化
第一层特征图的细节比较清晰和输入图片较为相似,提取出了输入 图片的边缘。
VGG刺猬特征图可视化
结束语
当你尽了自己的最大努力时,失败也是伟大的, 所以不要放弃,坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
参数数目计算
C1有156个参数:(5*5+1)*6=156
S2有12个参数:因为S2中每个map中的每个点都与C1的四个点相连接进行池化,一般做完 池化操作比如取最大或平均,还要乘以一个数,再加一个bias,再非线性变换
C3有1516个参数:C3也是通过5*5的卷积核由14*14的map得到10*10的map,不过这里连接 方式有点复杂,共有(5*5*3+1)*6+(5*5*4+1)*9+(5*5*6+1)*1=1516个参数。
逻辑回归
过拟合与欠拟合
基础知识
过拟合与欠拟合
正则化
λ=1
λ=0
λ=100
过拟合与欠拟合解决方案
解决欠拟合(高偏差)的方法 1.增加神经网络的隐藏层数和隐藏单元数等 2.增加更多的特征 3.调整参数和超参数 超参数包括: 神经网络中:学习率、学习衰减率、隐藏层数、隐藏层的单元数、batch_size、正则化参数λ等 4.降低正则化约束

深度学习之神经网络(CNN-RNN-GAN)算法原理+实战课件PPT模板可编辑全文

深度学习之神经网络(CNN-RNN-GAN)算法原理+实战课件PPT模板可编辑全文
8-1图像生成文本问题引入入
8-5showandtell模型
8-2图像生成文本评测指标
8-4multi-modalrnn模型
8-6showattendandtell模型
8-10图像特征抽取(1)-文本描述文件解析
8-8图像生成文本模型对比与总结
8-9数据介绍,词表生成
8-7bottom-uptop-downattention模型
第6章图像风格转换
06
6-1卷积神经网络的应用
6-2卷积神经网络的能力
6-3图像风格转换v1算法
6-4vgg16预训练模型格式
6-5vgg16预训练模型读取函数封装
6-6vgg16模型搭建与载入类的封装
第6章图像风格转换
单击此处添加文本具体内容,简明扼要的阐述您的观点。根据需要可酌情增减文字,与类别封装
06
7-12数据集封装
第7章循环神经网络
7-13计算图输入定义
7-14计算图实现
7-15指标计算与梯度算子实现
7-18textcnn实现
7-17lstm单元内部结构实现
7-16训练流程实现
第7章循环神经网络
7-19循环神经网络总结
第8章图像生成文本
08
第8章图像生成文本
02
9-9文本生成图像text2img
03
9-10对抗生成网络总结
04
9-11dcgan实战引入
05
9-12数据生成器实现
06
第9章对抗神经网络
9-13dcgan生成器器实现
9-14dcgan判别器实现
9-15dcgan计算图构建实现与损失函数实现
9-16dcgan训练算子实现
9-17训练流程实现与效果展示9-14DCGAN判别器实现9-15DCGAN计算图构建实现与损失函数实现9-16DCGAN训练算子实现9-17训练流程实现与效果展示
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W1(j=1,i=1) W1(j=2,i=1) W1(j=9,i=1)
A1 Neuron i=1 A2 Bias=b1(i=1) A1(i=1) A5 A1(i=1)
W2(i=1,k=1) W2(i=2,k=1) W2(i=5,k=1) Neuron k=1 Bias=b2(k=1)
A2(k=2)
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a
3
Part 1
Fully Connected Back Propagation (BP) neural net
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a
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Theory Fully connected Back Propagation Neural Net (BPNN)
Convolution Neural Network CNN
A tutorial KH Wong
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a
1
Introduction
• Very Popular:
– Toolboxes: cuda-convnet and caffe (user friendlier)
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a
1 , is t heparamterfor slope u 1 e
/chapter/10.1007%2F3-540-59497-3_175#page-1
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A single neuron
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a 6
Part 1A
Forward pass of Back Propagation Neural Net (BPNN) Recall: Forward pass for each output neuron:
-Use training samples: Xclass_t : feed forward to find y. -Err=error_function(y-t)

f (u ) Hence 1 d u u df ( u ) df ( e ) 1 e ' f (u ) du d (1 e u ) du u u f ' (u ) e e (1 e u ) 2 (1 e u ) 2 1 e u f (u )1 f (u ) u u (1 e ) (1 e ) For simplicit y , paramterfor t he slope 1 f ' (u ) f (u )1 f (u )
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a 7
Feed forward of Back Propagation Neural Net (BPNN)
• In side each neuron: such thatx x , u u ,W
l l l l
x l f (u l ) with u l W l x l bl ,
• Use many samples to train the weights, so it can be used to classify an unknown input into different classes • Will explain
– How to use it after training: forward pass – How to train it: how to train the weights and biases (using forward and backward passes)
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a
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Training
• How to train it: how to train the weights (W) and biases (b) (use forward, backward passes) • Initialize W and b randomly • Iter=1: all_epocks (each is called an epcok)
• A high performance Classifier (multi-class) • Successful in handwritten optical character OCR recognition, speech recognition, image noise removal etc. • Easy to implementation
Output neurons=3 neurons, indexed by k W2=5x3 b2=3x1

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Answer (exercise: write values for A1(i=4) and A2(k=3)
• P=[ 0.7656 0.7344 0.9609 0.9961 0.9141 0.9063 0.0977 0.0938 0.0859] • W1=[ 0.2112 0.1540 -0.0687 -0.0289 0.0720 -0.1666 0.2938 -0.0169 -0.1127] • -b1= 0.1441 • %Find A1(i=4) • A1_i_is_4=1/(1+exp[-(W1*P+b1))] • =0.49
– Slow in learning – Fast in classification
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a 2
Overview of this note
• Part 1: Fully connected Back Propagation Neural Networks (BPNN)
l
W l , bl bl T ypicallyf is a logistic (sigmod) function,i.e. 1 , therefore u 1 e 1 x l f (u l ) (W l x l b l ) 1 e f (u )
x l 1
x l 2
N c 1 n Overallerror E N tkn yk 2 n 1 k 1
c 1 1 n n n n Errorfor each neuron: E tk yk t y n 2 k 1 2
2
2 2
2 s norm; tkn T hegiven true class of then th trainingsample
– Part 1A: feed forward processing – Part 1A: feed backward processing
• Part 2: Convolution neural networks (CNN)
– Part 2A: feed forward of CNN – Part 2B: feed backward of CNN
n yk T heoutputclass of then th trainingsample
at theouput of t hefeed forward net work
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a
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Structure of a BP neural network
BPNN Forward pass
• Forward pass is to find output when an input is given. For example: • Assume we have used N=60,000 images to train a network to recognize c=10 numerals. • When an unknown image is input, the output neuron corresponds to the correct answer will give the highest output level.
xl f (ul ) with ul W l xl 1 bl

ul
f ul

xl
x l 1 inputs at layer l 1 x x, W l weights , w W
xl input at layerl
Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a 10
Input image
10 output neurons for 0,1,2,..,9
Convolu. 4.11a 11
The criteria to train a network
• Is based on the overall error function • 2
W1(j=1,i=1) W1(j=2,i=1)
W2(i=1,k=1) A1(i=2) W2(i=2,k=1) W2(i=2,k=2)
P(j=3)
W1(j=3,i=4) : :
W2(i=5,k=3)
W1(j=9,i=5)
P(j=9) Input: P=9x1 Indexed by j
A1(i=5) Hidden layer =5 neurons, indexed by i W1=9x5 Convolution Neural Network CNN ver. 4.11a b1=5x1
x
l 3
xl N
wl 2
Inputs
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