GoogLeNet Inception v3& LSN详解

GoogLeNet Inception v3通过设计准则优化了卷积神经网络,避免特征瓶颈,使用Filter分解、辅助分类器、高效特征映射降低方法和标签平滑正则化提升性能。非对称Filter分解和同时卷积池化操作降低了计算开销,而LSN增强了模型泛化能力。

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GoogLeNet Inception v3 & Label Smoothing

论文《Rethinking the Inception Architecture for Computer Vision》

1 设计背景

文中针对如何构建Inception风格的卷积神经网络提出了一些设计准则,并根据这些准则,设计实现了基于Inception v3模块的GoogLeNet模型。

2 通用设计准则

  1. 避免模型出现特征瓶颈;

Avoid representational bottlenecks, especially early in the network.

​ 模型在卷积过程中,应该避免对输入进行极端的压缩,输入的大小在整个卷积过程中应该平缓的减小。

  1. 高维的特征更容易处理;

Higher dimensional representations are easier to pro- cess locally within a network.

​ 特征数目越多(可能有部分特征是非独立的),训练的速度越快。

  1. 降低通道维度的embedding操作损失较小;

Spatial aggregation can be done over lower dimen- sional embeddings without much or any loss in representational pow

### GoogLeNet Inception v3 模型架构 GoogLeNet Inception v3 是一种改进后的卷积神经网络结构,旨在提高图像分类性能并减少计算资源消耗。相比于早期版本的Inception模块,v3引入了几项重要的设计变更。 #### 主要改进点: - **因子分解**:将较大的二维卷积分解成两个较小的一维卷积操作。例如,5×5 的卷积可以被替换为连续两次 3×3 卷积[^1]。 - **不对称卷积**:采用不同尺寸的内核组合方式,比如用 1×n 和 n×1 这样的非对称滤波器代替传统的正方形滤波器,这有助于降低参数数量和提升效率。 - **辅助分类器移除**:相比之前的版本,在训练过程中使用的额外分支(即所谓的“辅助头”)已被简化甚至完全去除,从而减少了整体复杂度。 - **批量标准化 (Batch Normalization)**:加入BN层以加速收敛过程,并改善梯度传播特性。 ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras.applications import InceptionV3 model = InceptionV3(weights='imagenet', include_top=False) for layer in model.layers: print(layer.name, ":", layer.output_shape) ``` 这段Python代码展示了如何利用Keras库加载预训练好的Inception V3模型,并打印每一层的名字及其输出形状。 ### 应用场景 由于其强大的表征能力和广泛的适用范围,Inception v3 已经成为计算机视觉领域中的一个重要工具。它不仅能够处理标准的任务如物体识别、定位等,还可以通过迁移学习应用于特定领域的定制化需求中。许多深度学习框架都支持此模型,并提供经过 ImageNet 数据集预先训练过的权重文件供开发者快速部署解决方案[^3]。
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