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aea1c5e6
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3月 06, 2017
作者:
D
dangqingqing
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recognize_digits/README.md
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aea1c5e6
...
...
@@ -83,12 +83,15 @@ Softmax回归模型采用了最简单的两层神经网络,即只有输入层
图4. 卷积层图片
<br/>
</p>
图4给出一个卷积计算过程的示例图,输入图像大小为$H=5,W=5,D=3$,即$5x5$大小的3通道(RGB,也称作深度)彩色图像。这个示例图中包含两(用$K$表示)组卷积核,即图中$Filter W_0$和$Filter W_1$,在卷积计算中,通常对不同的输入通道采用不同的卷积核,
在图示例中每组卷积核又包含3($D$)个$3x3$(用$FXF$表示)大小的卷积核。另外,这个示例中卷积核在图像的水平方向($W$方向)和垂直方向($H$方向)的滑动步长为2(用$S$表示);对输入图像周围各填充1(用$P$表示)个0,即图中输入层原始数据为蓝色部分,灰色部分是进行了大小为1的扩展,用0来进行扩展。经过卷积操作得到输出为$3x3x2$(用$H_{o}xW_{o}xK$表示)大小的特征图,即$3x3$大小的2通道特征图,其中$H_o$计算公式为:$H_o = (H - F + 2
*
P)/S + 1$,$W_o$同理。 而输出特征图中的每个像素,是每组滤波器与输入图像每个特征图的内积再求和,再加上偏置($b_o$),偏置通常对于每个输出特征图是共享的。例如图中输出特征图
`o[:,:,0]`
中的$-9
$计算如下:
图4给出一个卷积计算过程的示例图,输入图像大小为$H=5,W=5,D=3$,即$5x5$大小的3通道(RGB,也称作深度)彩色图像。这个示例图中包含两(用$K$表示)组卷积核,即图中$Filter W_0$和$Filter W_1$,在卷积计算中,通常对不同的输入通道采用不同的卷积核,
如图示例中每组卷积核包含3($D$)个$3x3$(用$FXF$表示)大小的卷积核。另外,这个示例中卷积核在图像的水平方向($W$方向)和垂直方向($H$方向)的滑动步长为2(用$S$表示);对输入图像周围各填充1(用$P$表示)个0,即图中输入层原始数据为蓝色部分,灰色部分是进行了大小为1的扩展,用0来进行扩展。经过卷积操作得到输出为$3x3x2$(用$H_{o}xW_{o}xK$表示)大小的特征图,即$3x3$大小的2通道特征图,其中$H_o$计算公式为:$H_o = (H - F + 2
*
P)/S + 1$,$W_o$同理。 而输出特征图中的每个像素,是每组滤波器与输入图像每个特征图的内积再求和,再加上偏置($b_o$),偏置通常对于每个输出特征图是共享的。例如图中输出特征图
`o[:,:,0]`
中的第一个$2
$计算如下:
$$-9 =
\s
um x[4:6,4:6,0]
* W[:,:,0]] + \sum x[4:6,4:6,1] *
W[:,:,1]] +
\s
um x[4:6,4:6,2]
*
W[:,:,2]] + b_0
\\
\s
um x[4:6,4:6,0]
* W[:,:,0]] = 2*
1 + 2
*(-1) + 0*
1 + 0
*0 + 2*
(-1) + 0
*1 + 0*
0 + 0
*0 + 0*
0 = -2
\\
\s
um x[4:6,4:6,1]
* W[:,:,1]] = 2*
(-1) + 2
*(-1) + 0*
0 + 2
*0 + 2*
(-1) + 0
*(-1) + 0*
0 + 0
*1 + 0*
1 = -6
\\
\s
um x[4:6,4:6,2]
* W[:,:,2]] = 0*
0 + 0
*1 + 0*
1 + 2
*(-1) + 1*
0 + 0
*1 + 0*
1 + 0
*0 + 0*
1 = -2$$
\b
egin{align}
o[0,0,0] =
\s
um x[0:3,0:3,0]
* w_{0}[:,:,0]] + \sum x[0:3,0:3,1] *
w_{0}[:,:,1]] +
\s
um x[0:3,0:3,2]
*
w_{0}[:,:,2]] + b_0 = 2
\s
um x[0:3,0:3,0]
* w_{0}[:,:,0]] & = 0*
1 + 0
*1 + 0*
1 + 0
*1 + 1*
1 + 2
*(-1) + 0*
(-1) + 0
*1 + 0*
(-1) = -1
\\\\
\s
um x[0:3,0:3,1]
* w_{0}[:,:,1]] & = 0*
0 + 0
*1 + 0*
1 + 0
*(-1) + 0*
0 + 1
*1 + 0*
1 + 2
*0 + 1*
1 = 2
\\\\
\s
um x[0:3,0:3,2]
* w_{0}[:,:,2]] & = 0*
(-1) + 0
*1 + 0*
(-1) + 0
*0 + 1*
1 + 1
*0 + 0*
(-1) + 1
*0 + 1*
(-1) = 0
\\\\
b_0 & = 1
\\\\
\e
nd{align}
在卷积操作中卷积核是可学习的参数,经过上面示例介绍,每层卷积的参数大小为$DxFxFxK$。在多层感知器模型中,神经元通常是全部连接,参数较多。而卷积层的参数较少,这也是由卷积层的主要特性即局部连接和共享权重所决定。
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