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对处理结果的讨论

2020年10月16日 (五) 01:57 思无涯咿呀咿呀

2020-10-16T01:57:51Z

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本篇主要由计算士整理

==理论模型==

本页面主要内容来自[http://deeplearning.net/tutorial/lenet.html 这里]

有多层神经元

[[File:CNN1.png|300px]]

高层神经元控制（接受）底层神经元的输入

[[File:CNN2.png|300px]]

使用卷积来定义不同层神经元之间的作用，回忆一维卷积的效果

[[File:CNN3.png|500px]]

可以将一维卷积推广到二维卷积

[[File:CNN4.png|500px]]

卷积是很有意思的东西，是The common patterns in nature一文中的核心概念。可以简单解释如下（来自我以前写的文章《统计之道：墨子见鬼谷子》）：

[[File:cv_figure3.png|600px]]

[[File:cv_figure2.png|600px]]

[[File:cv_figure1.png|600px]]

图层之间的作用示例

[[File:CNN5.png|500px]]

更具体完整的模型如下所示（lenet）

[[File:CNN6.png|500px]]

==准备一个图像数据==

[[File:CNN7.jpg|500px]]

我们将使用以下对图片进行处理

==示例代码==

import theano
import theano.tensor as T
import pylab
from PIL import Image
import cPickle, gzip, numpy
from theano.tensor.nnet import conv

rng = numpy.random.RandomState(23455)
input = T.tensor4(name='input')
# initialize shared variable for weights.
w_shp = (2, 3, 9, 9)
w_bound = numpy.sqrt(3 * 9 * 9)
W = theano.shared( numpy.asarray(
rng.uniform(
low=-1.0 / w_bound,
high=1.0 / w_bound,
size=w_shp),
dtype=input.dtype), name ='W')

b_shp = (2,)
b = theano.shared(numpy.asarray(
rng.uniform(low=-.5, high=.5, size=b_shp),
dtype=input.dtype), name ='b')

conv_out = conv.conv2d(input, W)
output = T.nnet.sigmoid(conv_out + b.dimshuffle('x', 0, 'x', 'x'))
f = theano.function([input], output)
# open random image of dimensions 639x516
img = Image.open('E:/wulingfei/pkuwinter.jpg')
(width, height) = img.size
img = numpy.asarray(img, dtype='float64') / 256.
# put image in 4D tensor of shape (1, 3, height, width)
img_ = img.swapaxes(0, 2).swapaxes(1, 2).reshape(1, 3, height, width)
filtered_img = f(img_)

plt.figure(1,figsize=(7,15))
# plot original image and first and second components of output
pylab.subplot(3, 1, 1); pylab.axis('off'); pylab.imshow(img)
pylab.gray();
# recall that the convOp output (filtered image) is actually a "minibatch",
# of size 1 here, so we take index 0 in the first dimension:
pylab.subplot(3, 1, 2); pylab.axis('off'); pylab.imshow(filtered_img[0, 0, :, :])
pylab.subplot(3, 1, 3); pylab.axis('off'); pylab.imshow(filtered_img[0, 1, :, :])

==对处理结果的讨论==

处理的结果如下图所示

[[File:CNN8.png|500px]]

所谓的“深度学习”（deep learning）里的“深度”其实就是人工神经网络的层次。我们这里介绍的卷积神经网络是各类深度学习模型中的一种。因为机器的增强-特别是并行计算，和数据量的加大，使得构建多层的人工神经网络模型变得可行。经过多层的处理，高层的神经元可以以非线性的方式储藏底层神经元的信息，最终形成对原始图像的抽象特征的理解。例如在这个例子中，我们识别出了图象的“边缘”。这样的学习，比起单纯地用一个分线性的分类器，例如logistic或者SVM，来理解数据里的非线性结构，无疑是更深刻的，也更贴近人脑的工作方式：使用抽象概念描述世界。

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使用python建模人工神经网络及进行深度学习 - 版本历史

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2020年10月16日 (五) 01:57 思无涯咿呀咿呀

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