论文《Recurrent Convolutional Neural Networks for Text Classification》总结

本文详细介绍了Lai等人2015年发表在AAAI上的论文,探讨如何结合循环神经网络(RNN)与卷积神经网络(CNN)进行文本分类。RCNN模型通过双向循环结构捕获上下文信息,同时利用最大池化层选取关键特征,有效解决了传统模型的局限性。实验表明,RCNN在多个数据集上表现出色,证明了其在捕捉文本语义和上下文信息方面的优势。

《Recurrent Convolutional Neural Networks for Text Classification》

论文来源:Lai, S., Xu, L., Liu, K., & Zhao, J. (2015, January). Recurrent Convolutional Neural Networks for Text Classification. In AAAI (Vol. 333, pp. 2267-2273).

原文链接:http://blog.youkuaiyun.com/rxt2012kc/article/details/73742362

1.摘要

文本分类是NLP的一项重要的基础任务。传统的文本分类需要特征工程,需要人类参与。而深度学习能够自动提取特征不需要人的参与。本文采用周期循环神经网络比卷积神经网络能够更加减少噪声,利用最大池化层选取一句话中最重要的特征。

2.Introduction

  • 文本分类在很多应用中是非常重要的一部分。such as web searching, information filtering, and sentiment analysis。

  • feature representation:

    • bag-of-words: where unigrams, bigrams, n-grams or some exquisitely designed patterns are typically extracted as features.
    • several feature selection methods: frequency, MI, pLSA, LDA

    • 传统的特征表达方法经常忽略了上下文的信息和词序信息,以及语义信息。
    • 高阶n-gram,tree kernels被应用在特征表达,但是也有稀疏的缺点,影响准确性。
    • word embedding: word2vec 能够捕捉更多语法和语义特征。
  • Recursive Neural Network

    • 效果完全依赖于文本
### 卷积递归神经网络 (CRNN) 概念 卷积递归神经网络(Convolutional Recurrent Neural Network, CRNN)是一种混合型深度学习框架,它结合了卷积神经网络(CNN)的空间特征提取能力和递归神经网络(RNN)的时间序列处理能力。这种架构特别适用于既具有空间结构又存在时间依赖性的复杂数据集。 #### 结构特点 CRNN 的典型结构由三部分组成: 1. **前端卷积层** - 使用多层卷积操作来捕捉输入数据中的局部模式和层次化特征[^1]。 2. **中间循环层** - 将经过卷积变换后的特征图作为输入传递给 RNN 或其变体 LSTM/GRU 层,在这里进行序列建模以理解不同时间步之间的关系。 3. **末端全连接层或其他输出模块** - 负责最终的任务决策,比如分类或回归预测。对于某些特定任务还可以采用 CTC (Connectionist Temporal Classification) 或者 Seq2Seq 加 Attention 机制来进行优化[^2]。 ```python import torch.nn as nn class CRNN(nn.Module): def __init__(self, num_classes=10): super(CRNN, self).__init__() # 定义卷积层 self.cnn = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels=1, out_channels=64, kernel_size=(3, 3), padding=1), nn.ReLU(), nn.MaxPool2d(kernel_size=(2, 2)), nn.Conv2d(in_channels=64, out_channels=128, kernel_size=(3, 3), padding=1), nn.ReLU(), nn.MaxPool2d(kernel_size=(2, 2)) ) # 定义循环层 self.rnn = nn.LSTM(input_size=128*7*7, hidden_size=512, batch_first=True) # 输出层 self.fc = nn.Linear(512, num_classes) def forward(self, x): cnn_out = self.cnn(x).view(-1, 128 * 7 * 7) rnn_out, _ = self.rnn(cnn_out.unsqueeze(1))[-1] output = self.fc(rnn_out.squeeze()) return output ``` #### 应用场景 - **语音识别**:通过 MFCC 特征表示的心音信号可以通过 CRNN 进行有效分类,其中 CNN 提取音频帧内的频谱特性而 RNN 则负责捕捉跨帧间的动态变化趋势。 - **手写文字识别**:利用图像形式呈现的文字样本能够借助于该模型完成字符级别的转录工作;此时 CNN 主要关注笔画形态学属性,而 RNN 可帮助解析书写顺序逻辑。 - **视频动作检测**:针对连续帧组成的视觉流媒体资料实施行为分析时,先经由 CNN 获取每一时刻的画面信息再交予 RNN 来跟踪随时间演变的动作轨迹[^3]。
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