卷积神经网络 CNN

AI2 NC CV

卷积(Convolution)、填充(Padding)、步长(Stride)

卷积层 Convolutional Layer

动机

现实生活中,人们会根据不同特征去分辨不同的事物,例如对于香蕉是黄色的,是弯曲的长条状物体,而苹果则是红色且圆的物体 因此我们就拥有了两个特征:红色和形状 而卷积的目的则是让机器自动学习这些特征。

对于一个图片,计算机通常会有几个参数,分辨率,和每个像素的RGB值和位深。例如对于一张 1920px x 1080px 的图片。其一共有xxx像素。而每个像素有不同颜色,计算机使用RGB表示颜色,即分别存储红色,绿色,蓝色三个的值。位深则表示每个颜色的取值范围,例如8位深表示每个颜色有2^8种可能性,即256种,因此颜色取值则为 。 因此对于一张500x500的图片,如果将其作为输入,则拥有 750000 个输入值。对于直接作为MLP的输入,显然会导致过大的参数量(过复杂的模型非常容易过拟合)。而这也是卷积层最重要的作用,压缩参数。

实现

卷积通过一个名为过滤器(filter)或者说核(kernel)进行计算。我们下称其为过滤器。

过滤器是一个为 大小的矩阵,其与原数据进行 Hadamard 乘积并将所有结果总和将 的数据映射到一个标量。

stride或者说步长表示这个过滤器每次移动几格。

需要大量配图

CNN 不具备旋转不变性 也不具备 尺度不变性