神经网络基础之卷积、池化详解

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神经网络基础之卷积、池化详解

2024-07-13 14:50| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录 一、卷积1、计算公式2、参数详解3、多图片通道数卷积核运算 二、池化1、池化作用2、池化参数3、池化分类 三、卷积与池化总结

一、卷积

内容上:卷积核大小【黄色部分大小,3*3】、卷积核内数值[ [1,0,1],[0,1,0],[1,0,1] ]、卷积核的数量 计算方式:从左往右,从上往下的扫描 + 对应元素相乘后相加 在这里插入图片描述

1、计算公式

输入图片的尺寸:一般用 n * n 表示输入的image大小。 卷积核的大小:一般用 f * f 表示卷积核的大小。 填充(Padding):一般用 p 来表示填充大小。 步长(Stride):一般用 s 来表示步长大小。 输出图片的尺寸:一般用 o 来表示。

计算公式如下:(当不为整数时,向下取整) 在这里插入图片描述

2、参数详解

卷积核:一般为 2 * 2、3 * 3、5 * 5 。卷积核的大小决定特征提取时的感受野。 Padding:

常用的两种padding: (1)valid padding( p=0):不进行任何处理,只使用原始图像,不允许卷积核超出原始图像边界。 (2)same padding( p=1):进行填充,允许卷积核超出原始图像边界,并使得卷积后结果的大小与原来的一致(str=1时)。

valid padding 就是不够就不够了,卷积核扫描多少就是多少;same padding 要求把所以位置都要进行卷积操作,所以当不够时外围用0填充一圈。

使用valid padding卷积后的输出取决于输入w、核大小f、和步长s;使用same padding卷积后的输出 只取决于步长( 步长为2则输出为 o/2,步长为3则输出为 o/3

Stride:步长,作为主要影响因素决定卷积后输出图像的大小 卷积核的数量:决定输出图像数量的多少,即生成图像的通道数(核数=通道数)。这里指内部运算时图像的通道数,要与输入图像的通道数(彩色输入图像的通道数=3)区分开。

在这里插入图片描述

3、多图片通道数卷积核运算

多张图像时,不同图片与各卷积核运算后对应相加,生成卷积核数的通道数。多张图像就是之一个batchsize数量的图像。

二、池化 1、池化作用

前提:池化层也称下采样层。在图像中,相邻像素倾向于具有相似的值,因此通常卷积层相邻的输出像素也具有相似的值。这意味着,卷积层输出中包含的大部分信息都是冗余的。

作用:

会压缩输入的特征图,从而降低图像的分辨率一方面减少了特征,导致了参数减少,进而简化了卷积网络计算时的复杂度;另一方面保持了特征的某种不变性(旋转、平移、伸缩等)。

简而言之,池化就是去除杂余信息,保留关键信息,减小图像的分辨率

2、池化参数

核:只有框架,没有核参数 核大小:size padding类型:取整方式为padding valid 步长:stride

3、池化分类

池化操作主要有两种,一种是平均池化(Average Pooling),即对邻域内的特征点求平均;另一种是最大池化(Max Pooling),即对邻域内的特征点取最大。

池大小为2的最大池层的示例: https://img-blog.csdnimg.cn/20200202182426783.png

三、卷积与池化总结 对比池化卷积作用减少计算量、降低分辨率提取特征通道数不改变通道数卷积核数决定通道数核池化核只是框架,没有参数卷积核有参数取整方式padding validpadding same步长stride步长为2的池化每运算一次图像分辨率减半步长为3的卷积图像运算后的分辨率是否变化取决于padding类型和本身图像大小

卷积与池化补充:

当池化stride为2时,每经过一次池化,图像的分辨率(大小)减半 16 * 16 --> 8 * 8卷积由于采用填充操作一般是不改变图像分辨率的,所以卷积stride大小与分辨率无关每个batchsize数量的输入图像进行卷积运算时,不同图片与各卷积核运算后对应相加,生成卷积核数的通道数同一层的卷积核内的参数时相同的,卷积核的数量决定了隐藏层输入图像(特征图)的数量(通道数)关于卷积核的填充p,要么是 1,要么是 0卷积后计算输出图像大小公式如下: 在这里插入图片描述

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参考: https://zhuanlan.zhihu.com/p/77471866 https://blog.csdn.net/Dontla/article/details/104119887 https://blog.csdn.net/Dontla/article/details/104119887



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