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...
...
@@ -12,7 +12,7 @@
##7.1 学习的特征
卷积神经网络从原始图像像素中学习抽象特征和概念。
[
特征可视化
][
1
]
就是通过可视化学习到特征的最大化激活值来实现。
[
网络结构分解
][
2
]
就是按照人类的概念将神经网络单元(例如,通道)贴上标签。
<br>
深度神经网络最大的优势之一是在隐藏层中学习高级特征,这减少了对特性工程的需求。假设您希望使用支持向量机构建一个图像分类器。原始图像像素矩阵并不是训练SVM的最佳输入,因此您需要根据颜色、频域、边缘检测器等创建新的特征。使用卷积神经网络,将原始图像(像素)输入网络,然后将图像变换多次。首先,图像要经过许多卷积层,在这些卷积层中,网络学习新的和越来越复杂的特征。然后将变换后的图像信息通过全连接层进行分类或预测。
<br>
<center>
![
a
vatar
](
https://github.com/binbinmeng/interpretable-ml-book-zh/tree
/master/images/cnn-features.png
)
<center>
![
a
dd image
](
https://github.com/binbinmeng/interpretable-ml-book-zh/raw
/master/images/cnn-features.png
)
图7.1:训练在ImageNet数据上的卷积神经网络(InceptionV1)获得的特征。这些特征从低卷积层的简单特征(左)到高卷积层的抽象特征(右)。图像来自于 Olah, et al. 2017 (CC-BY 4.0)https://distill.pub/2017/feature-visualization/appendix/.
</center>
-
第一个卷积层学习边缘和简单纹理等特征。
<br>
...
...
@@ -25,7 +25,7 @@
将学习到的特征明晰化的方法称为特征可视化。神经网络中一个单元的特征可视化是通过寻找最大限度地激活该单元的输入来实现的。
<br>
“Units“是指单个神经元、通道(也称为特征图)、整个层或分类中的最终类别概率(或在做softmax操作前相应的神经元,更推荐这个定义)。单个神经元是网络的基础单元,因此我们可以通过为每个神经元创建特征可视化来获得最多的信息。但有一个问题:神经网络通常包含数百万个神经元。观察每个神经元的特征需要很长时间。通道(有时称为激活图)作为神经网络单元是特性可视化的良好选择。更进一步,我们可以可视化整个卷积层。层作为一个神经网络单元用于谷歌的DeepDream,它不断地将一个层的可视化特性添加到原始图像中,从而得到一个梦幻一样的输入。
<br>
<center>
![
avatar
](
https://github.com/binbinmeng/interpretable-ml-book-zh/
tree
/master/images/units.jpg
)
<center>
![
avatar
](
https://github.com/binbinmeng/interpretable-ml-book-zh/
raw
/master/images/units.jpg
)
图7.2:可以对不同的神经网络单元进行特性可视化。A)卷积神经元,B)卷积通道,C)卷积层,D)神经元,E)隐层,F)类概率神经元(或在做softmax操作前相应的神经元)
</center>
#### 7.1.1.1通过优化方法实现特征可视化
在数学上,特征可视化是一个优化问题。我们假设神经网络的权值是固定的,这意味着网络是经过训练的。我们正在寻找一种能使一个神经网络单元单元(这里是单个神经元)的(平均)激活最大化的新图像
<br>
...
...
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