(隱藏層是指除了輸入層和輸出層之外的中間層它負責對輸入數(shù)據(jù)進行變換和抽象) https://m.toutiao.com/is/DJr4orJ/ 人工神經(jīng)網(wǎng)絡是一種模仿人類大腦結構和功能的計算模型,它由許多簡單的處理單元(神經(jīng)元)相互連接而成。人工神經(jīng)網(wǎng)絡可以從數(shù)據(jù)中學習特征和規(guī)律,從而實現(xiàn)各種復雜的任務,如分類、回歸、聚類、生成等。 圖像識別是指讓計算機能夠理解和分析圖像中的內容,如物體、場景、人臉、文字等。圖像識別是人工智能領域的一個重要分支,也是計算機視覺的核心問題。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡在圖像識別方面有著非常強大的能力,它可以自動從圖像中提取有用的特征,而不需要人為地設計和選擇特征。特征是對圖像中信息的一種表示,它可以反映圖像中的形狀、紋理、顏色等屬性。特征越能夠區(qū)分不同類別的圖像,圖像識別的效果就越好。人工神經(jīng)網(wǎng)絡通過多層的結構,可以學習到從低級到高級的特征,從而實現(xiàn)對圖像的深度理解。 那么,人工神經(jīng)網(wǎng)絡是如何對圖像進行處理和學習的呢?我們以一個簡單的例子來說明,假設我們要讓人工神經(jīng)網(wǎng)絡識別手寫數(shù)字,如下圖所示: 首先,我們需要將圖像轉換為數(shù)字,因為人工神經(jīng)網(wǎng)絡只能處理數(shù)值型的數(shù)據(jù)。我們可以將每個像素點的灰度值(0-255)作為一個數(shù)字,這樣一個28x28像素的圖像就可以表示為一個784維的向量(28x28=784)。這個向量就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入層,如下圖所示: 接下來,我們需要構建人工神經(jīng)網(wǎng)絡的隱藏層,隱藏層是指除了輸入層和輸出層之外的中間層,它們負責對輸入數(shù)據(jù)進行變換和抽象。隱藏層中最常用的一種類型是卷積層,卷積層可以看作是一種特殊的濾波器,它可以在輸入數(shù)據(jù)上滑動并進行局部加權求和,從而提取出局部特征。卷積層中有多個不同的濾波器,每個濾波器可以學習到不同的特征,如邊緣、角點、條紋等。卷積層的輸出稱為特征圖(feature map),它反映了輸入數(shù)據(jù)在不同空間位置上與濾波器的匹配程度。如下圖所示: 卷積層之后通常會接一個激活層,激活層是指對輸入數(shù)據(jù)進行非線性變換的函數(shù),如sigmoid、tanh、ReLU等。激活函數(shù)可以增強人工神經(jīng)網(wǎng)絡的非線性擬合能力,使其能夠學習更復雜的函數(shù)關系 激活層之后通常會接一個池化層,池化層是指對輸入數(shù)據(jù)進行降采樣的操作,即在一個局部區(qū)域內取最大值(max pooling)或平均值(average pooling)等。池化層的作用是減少數(shù)據(jù)的維度和參數(shù)量,從而降低計算復雜度和過擬合風險,同時保留重要的特征信息。池化層也可以增強特征的平移不變性,即對于輸入數(shù)據(jù)的小幅度平移,不會影響輸出結果。如下圖所示: 卷積層、激活層和池化層可以重復多次堆疊,形成一個深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(deep convolutional neural network),每一層都可以學習到更高層次的特征,從而實現(xiàn)對圖像的深度理解。如下圖所示: 最后,我們需要將深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的輸出連接到一個全連接層,全連接層是指每個神經(jīng)元都與上一層的所有神經(jīng)元相連,它可以對輸入數(shù)據(jù)進行線性組合和分類。全連接層的輸出就是人工神經(jīng)網(wǎng)絡的預測結果,即每個類別的概率分布。 這樣,我們就構建了一個完整的人工神經(jīng)網(wǎng)絡來實現(xiàn)圖像識別的任務。當然,這只是一個簡單的例子,實際上人工神經(jīng)網(wǎng)絡還有很多其他的變種和優(yōu)化方法,如批量歸一化(batch normalization)、殘差連接(residual connection)、注意力機制(attention mechanism)等,它們可以進一步提高人工神經(jīng)網(wǎng)絡的性能和效率。 |
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