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DAY 18
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python-資料分析與機器學習系列 第 18

DAY18-卷積神經網路(CNN)(上)

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卷積神經網絡(Convolutional Neural Network,CNN)是一種深度神經網路,特別用於處理和分析圖像數據。它在視覺領域獲得了巨大成功,被廣泛應用於圖像識別、圖像分類、物體檢測、人臉識別、自動駕駛、圖像生成等各種應用中,甚至可以做到比人類還精準程度。
CNN和MLP比較,CNN增加了卷積層與池化層,並在提取特徵之後以平坦層將特徵輸入神經網路。

卷積層(Convolutional Layers)
卷積是將原片與Feature Detector進行卷積運算,可以看成圖片濾鏡特效的處理,濾鏡透過在輸入圖像上滑動並進行卷積運算,從而提取圖像中的特徵。每個濾鏡都學習不同的特徵,例如邊緣、紋理、形狀等。
卷積過程從輸入圖像的左上角開始,將卷積濾鏡的值與輸入圖像的相對應區域進行元素相乘,接著,卷積過程向右滑動一個步長(stride),將卷積過濾器應用到下一個區域,重複上述過程。

填充(Padding):設定卷積運算圖片大小。
步長(Stride):步長決定了卷積過程中過濾器的滑動速度。較大的步長會減小輸出特徵圖的尺寸,而較小的步長會保留更多的細節。

池化層(Pooling Layers)
池化操作(Pooling Operation):池化操作是池化層的核心。它通過在特徵圖的局部區域上應用某種函數,例如最大值(最大池化)或平均值(平均池化),來減少特徵圖的空間尺寸。

最大池化(Max Pooling):在最大池化中,池化操作在每個區域中選擇最大的值,相當於挑出圖片局部最明顯的特徵。
平均池化(Average Pooling):在平均池化中,池化操作在每個區域中計算平均值作為新的值。這種池化方法也有助於減小特徵圖的尺寸,但不像最大池化那麼常用。有時可以用於減少overfitting。

---20231003---


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