CNN中窗口,通道,feature map,激活函数 理解

本文深入讲解了CNN中的关键概念,包括窗口大小的理解,即局部感知视野;解释了图片的深度,也称为channel;并介绍了如何通过多个卷积核获取不同方面的特征,形成featuremap。此外,还探讨了CNN中常用的激活函数,如ReLU及其替代选项LeakyReLU,以及Maxout的特殊应用。

CNN中的窗口理解

窗口大小,就是局部感知视野

图片的深度depth,也叫channel

depth深度:图片是从几个方面进行描述的。

feature map

一个卷积核相当于从一个方面考虑这个图像具有什么特征,10个卷积核就是从10个方面去描述图像,然后得到10个feature map

CNN中的激活函数

ReLU效果不好的话再考虑用Leaky ReLU
Maxout不是纯粹的激活函数,但可以把它当成激活函数来看。没有现成的,用的话自己写哦!

### CNNMapFeature Map的定义及区别 #### 定义 在卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)中,“map”通常是一个泛指概念,表示某种映射关系或数据结构。而“feature map”则是更具体的术语,特指经过某一层卷积操作后的输出结果[^1]。 - **Feature Map**: Feature map 是卷积层的核心输出之一,在每一层卷积操作之后形成。它可以被视作一张或多张二维矩阵,这些矩阵捕捉了输入数据的不同特征。例如,在处理图像时,浅层的 feature maps 可能捕获边缘、颜色等简单特征,而深层的 feature maps 则可能提取更为复杂的模式,比如形状或纹理[^2]。 - **Map**: “Map”本身并不是一个特定的技术术语,而是用来描述一种抽象的数据转换过程。在某些上下文中,可能会提到 activation map 或 score map 等变体,它们本质上仍然是 feature map 的具体应用实例[^3]。 #### 特征图的生成机制 当输入进入第一个卷积层时,如果是一幅灰度图像,则初始状态仅有一个 feature map;若是 RGB 彩色图像,则存在三个分别对应红色通道、绿色通道以及蓝色通道feature maps[^3]。随着网络深入,通过不同数量与大小设定好的卷积核作用于前一阶段的所有 feature maps 上,从而创建新的更高层次语义表达能力更强的一组 feature maps[^2]。 #### 数学原理说明 对于任意给定尺寸 H×W ×D (高度H宽度W深度D) 输入volume 被K个独立参数化滤波器扫描遍历后得到 K 份新产生的output volumes 即为下一迭代步使用的input volumes 。假设当前层具有F_in个 input channels ,采用S作为stride 步长P 表示padding填充量C_out代表该层最终要构建多少种类型的features 输出channel数目那么每个位置处计算公式如下所示: ```python import math def calculate_output_size(input_height, input_width, filter_height, filter_width, padding, stride): output_height = math.floor((input_height - filter_height + 2 * padding) / stride) + 1 output_width = math.floor((input_width - filter_width + 2 * padding) / stride) + 1 return output_height, output_width ``` 此函数用于估算经由指定超参配置下的convolution operation 后所得feature maps 尺寸变化情况。 #### 功能差异对比分析表 | 属性 | Map | Feature Map | |--------------|------------------------------|--------------------------------| | 描述范围 | 更广泛 | 明确指向卷积运算的结果 | | 数据维度 | 不固定 | 大多数情况下为三维 | | 应用场景举例 | Activation Maps Score Maps etc.| Conv Layers Output Representations| 综上所述,CNN里的"map"更多时候作为一个通用名词来表述各类转化成果;"feature map",则专属于反映局部特性抽取状况的具体产物.
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