优快云名字由来

第一次写博客,有点小激动,这次就作为尝试,解释优快云的名字!

优快云 全称为中国软件开发网络,也就是 China Software Developer Network!

卷积神经网络(CNN)专栏收录该内容2 篇文章订阅专栏 本文详细介绍了卷积神经网络(CNN)的基础概念和工作原理,包括输入层、卷积层、池化层、连接层和输出层的作用。通过举例和图解,阐述了CNN如何处理图像,提取特征,以及如何进行手写数字识别。此外,讨论了池化层的平移不变性和防止过拟合的重要性。摘要由优快云通过智能技术生成文章目录前言一、什么是卷积神经网络二、输入层三、卷积层四、池化层五、连接层六、输出层七、回顾整个过程总结前言  本文总结了关于卷积神经网络(CNN)的一些基础的概念,并且对于其中的细节进行了详细的原理讲解,通过此文可以十分面的了解卷积神经网络(CNN),非常适合于作为Deep Learning的入门学习。下面就是本篇博客的部内容!一、什么是卷积神经网络  卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)这个概念的提出可以追溯到二十世纪80~90年代,但是有那么一段时间这个概念被“雪藏”了,因为当时的硬件和软件技术比较落后,而随着各种深度学习理论相继被提出以及数值计算设备的高速发展,卷积神经网络得到了快速发展。那究竟什么是卷积神经网络呢?以手写数字识别为例,整个识别的过程如下所示:图1:手写数字识别过程  以上过程就是识别手写数字的部过程,这个项目我之前也写过相关博客并开源了代码,感兴趣的同学可查阅: 基于CNN的MINIST手写数字识别项目代码以及原理详解。话说回来,可以看到整个过程需要在如下几层进行运算:输入层:输入图像等信息卷积层:用来提取图像的底层特征池化层:防止过拟合,将数据维度减小连接层:汇总卷积层和池化层得到的图像的底层特征和信息输出层:根据连接层的信息得到概率最大的结果  可以看到其中最重要的一层就是卷积层,这也是卷积神经网络名称的由来,下面将会详细讲解这几层的相关内容。二、输入层  输入层比较简单,这一层的主要工作就是输入图像等信息,因为卷积神经网络主要处理的是图像相关的内容,但是我们人眼看到的图像和计算机处理的图像是一样的么?很明显是不一样的,对于输入图像,首先要将其转换为对应的二维矩阵,这个二位矩阵就是由图像每一个像素的像素值大小组成的,我们可以看一个例子,如下图所示的手写数字“8”的图像,计算机读取后是以像素值大小组成的二维矩阵存储的图像。
03-12
### 卷积神经网络(CNN)基础概念 卷积神经网络是一种专门设计用于处理具有网格状拓扑结构的数据的深度学习模型,最常见的是二维表格数据——即图像。这种类型的网络能够自动且高效地从原始像素中提取复杂的模式和特征。 #### 工作原理 CNN 的核心在于其独特的架构特性,它由多个不同功能的层次组成,这些层次共同作用以实现高效的特征检测与分类任务: - **输入层 (Input Layer)** 输入层负责接收外部世界的原始数据,在计算机视觉应用中最常见的形式是彩色或灰度图像。对于手写数字识别这样的应用场景来说,该层通常接受固定大小的单通道或者多通道图像作为输入[^1]。 - **卷积层 (CONV Layer)** 卷积层利用一组可训练参数组成的滤波器(也称为权重矩阵或核),滑动遍历整个输入空间并执行逐元素乘法运算后再求和得到新的表示。这一操作可以有效地捕获到局部区域内的信息,并有助于发现诸如边界、线条等简单形状的存在。随着网络深入更多层之后,则能进一步挖掘更加复杂而抽象的概念[^2]。 - **ReLU 层 (ReLU Layer)** ReLU 是一种常用的激活函数,应用于每一个经过前一层变换后的单元格上。它的主要目的是引入非线性因素,使得模型具备更强的表现力以便于解决实际问题中的各种情况。具体而言,当某个节点接收到小于零的信号时会被置为0;反之则保持不变传递给下一层继续加工处理。 - **池化层 (Pooling Layer)** 池化层的主要目标是对之前所获得的空间维度上的响应图进行降采样操作,从而减少后续计算负担的同时保留最重要的部分。最大值池化是最广泛采用的方法之一,即将一个小窗口内最大的数值选取出来代表整块区域的信息。这一步骤不仅降低了分辨率还增强了对平移变化鲁棒性的能力[^3]。 - **连接层 (FC Layer)** 经过一系列上述提到的操作后,最终产生的特征映射被展平成单一向量送入传统意义上的密集型人工神经元构成的最后一组隐藏单元之中。在这里每个先前阶段积累下来的知识都被综合起来形成局描述符,进而完成特定类别归属判断的任务。值得注意的是,为了提高泛化性能以及防止过拟合现象的发生,实践中经常会在某些位置加入Dropout机制随机丢弃一部分连接路径来进行正则化控制。 - **输出层** 输出层根据具体的任务需求定义相应的损失函数来指导反向传播算法调整前面各个组件内部的状态直至达到最优解状态。例如在一个简单的MNIST手写字母辨识案例里,这里可能只需要十个分别对应着‘0’至'9'之间可能性评分的结果集即可满足预期目的[^4]。 ```python import torch.nn as nn class SimpleCNN(nn.Module): def __init__(self, num_classes=10): super(SimpleCNN, self).__init__() # 定义卷积层 self.conv_layer = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels=1, out_channels=16, kernel_size=3), nn.ReLU(), nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), nn.Conv2d(in_channels=16, out_channels=32, kernel_size=3), nn.ReLU(), nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) ) # 定义连接层 self.fc_layer = nn.Linear(32 * 5 * 5, num_classes) def forward(self, x): x = self.conv_layer(x) x = x.view(-1, 32 * 5 * 5) # 将三维张量转换为一维向量 x = self.fc_layer(x) return x ```
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