卷积神经网络中的卷积层、池化层、全连接层、softmax

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卷积层的作用是提取输入图片中的信息,这些信息被称为图像特征,这些特征是由图像中的每个像素通过组合或者独立的方式所体现,比如图片的纹理特征,颜色特征。

卷积操作类似于数学中的卷积,但是更加简单,计算机和我们看到的图像不一样,计算机看到的图像其实就是一个个矩阵,一系列数字,图像有几个通道就由几个矩阵相加而成的。

这里的卷积操作是通过卷积核对每个通道的矩阵从左到右(卷积核一般是3x3的矩阵)从上至下进行互相关运算(先是从左到右,再是从上至下,所以卷积操作也会保留位置信息),就像一个小的窗口一样,从左上角一步步滑动到右下角,滑动的步长是个超参数,互相关运算的意思就是对应位置相乘再相加,最后把三个通道的值也对应加起来得到一个值

卷积层有很多卷积核,通过做越来越多的卷积,提取到的图像特征会越来越抽象。

2. 池化层的作用
池化层的作用是对卷积层中提取的特征进行挑选

常见的池化操作有最大池化和平均池化,池化层是由n×n大小的矩阵窗口滑动来进行计算的,类似于卷积层,只不过不是做互相关运算,而是求n×n大小的矩阵中的最大值、平均值等

池化层主要有以下几个作用:

1. 挑选不受位置干扰的图像信息。

2. 对特征进行降维,提高后续特征的感受野,也就是让池化后的一个像素对应前面图片中的一个区域。

3. 因为池化层是不进行反向传播的,而且池化层减少了特征图的变量个数,所以池化层可以减少计算量。

3. 全连接层的作用
池化层的后面一般接着全连接层,全连接层将池化层的所有特征矩阵转化成一维的特征大向量,全连接层一般放在卷积神经网络结构中的最后,用于对图片进行分类,到了全连接层,我们的神经网络就要准备输出结果了。

从池化层到全连接层会进行池化操作,数据会进行多到少的映射,进行降维,数据在慢慢减少,说明离输出结果越来越近,从全连接层到输出层会再一次减少数据,变成更加低维的向量,这个向量的维度就是需要输出的类别数。然后将这个向量的每个值转换成概率的表示,这个操作一般叫做softmax,softmax使得向量中每个值范围在(0,1)之间,它是二分类函数sigmoid在多分类上的推广,目的是将多分类的结果以概率的形式展现出来。

因为从卷积层过来的数据太多了,全连接层的作用主要是对数据进行降维操作,不然数据骤降到输出层,可能会丢失一些图像特征的重要信息。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-487428.html

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