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Raw Blame History

知名的 CNN 架构

VGG-16

VGG-16 是一个在 2014 年的 ImageNet 前五名分类中达到 92.7% 准确率的网络。它具有以下层结构:

ImageNet Layers

如你所见VGG 遵循传统的金字塔架构,这是一个卷积-池化层的序列。

ImageNet Pyramid

图片来自 Researchgate

ResNet

ResNet 是微软研究院在 2015 年提出的一系列模型。ResNet 的主要思想是使用 残差块

图片来自 这篇论文

使用恒等传递的原因在于让我们的层预测 前一层的结果与残差块的输出之间的差异,因此得名 残差。这些块更容易训练,并且可以构建包含数百个这样的块的网络(最常见的变体是 ResNet-52、ResNet-101 和 ResNet-152

你也可以将这个网络视为能够根据数据集调整其复杂性。最初,当你开始训练网络时,权重值较小,大部分信号通过恒等传递层。当训练进行时,权重变得更大,网络参数的显著性增加,网络会调整以满足正确分类训练图像所需的表达能力。

Google Inception

Google Inception 架构在这个想法上更进一步,将每个网络层构建为多个不同路径的组合:

图片来自 Researchgate

在这里,我们需要强调 1x1 卷积的作用,因为乍一看它们似乎没有意义。为什么我们需要使用 1x1 的滤波器遍历图像?然而,你需要记住,卷积滤波器也与多个深度通道一起工作(最初是 RGB 颜色,在后续层中是不同滤波器的通道),而 1x1 卷积用于使用不同的可训练权重将这些输入通道混合在一起。它也可以被视为在通道维度上的下采样(池化)。

这里有 一篇关于此主题的好博客文章,以及 原始论文

MobileNet

MobileNet 是一系列尺寸较小的模型,适合移动设备使用。如果你的资源有限,并且可以牺牲一些准确性,可以使用它们。它们的主要思想是所谓的 深度可分离卷积,允许通过空间卷积和对深度通道的 1x1 卷积的组合来表示卷积滤波器。这显著减少了参数的数量,使网络的大小更小,并且在较少数据的情况下更易于训练。

这里有 一篇关于 MobileNet 的好博客文章

结论

在本单元中,你学习了计算机视觉神经网络的主要概念——卷积网络。驱动图像分类、物体检测甚至图像生成网络的实际架构都是基于 CNN 的,只是具有更多层和一些额外的训练技巧。

🚀 挑战

在随附的笔记本中,底部有关于如何获得更高准确性的说明。做一些实验,看看你能否达到更高的准确性。

课后测验

复习与自学

虽然 CNN 最常用于计算机视觉任务,但它们通常适合提取固定大小的模式。例如,如果我们处理声音,我们也可能想使用 CNN 来寻找音频信号中的某些特定模式——在这种情况下,滤波器将是 1 维的(而这个 CNN 将被称为 1D-CNN。此外有时使用 3D-CNN 来提取多维空间中的特征例如视频中发生的某些事件——CNN 可以捕捉随时间变化的特征模式。进行一些关于 CNN 可以完成的其他任务的复习和自学。

作业

在这个实验中,你的任务是对不同的猫和狗品种进行分类。这些图像比 MNIST 数据集更复杂,维度更高,并且类别超过 10 个。

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