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一、基本概念
Capsule Networks(胶囊网络),简称CapsNet,是由著名学者Geoffrey Hinton等人在2017年提出的一种新型神经网络架构。这种网络架构旨在解决传统卷积神经网络(CNN)在处理图像中的空间层级关系和姿态变化时所面临的挑战。
胶囊网络的核心创新在于引入了“胶囊”(Capsules)这一概念。胶囊是由多个神经元组成的小组,每个胶囊负责识别图像中的某个特定类型的对象及其属性,如位置、姿态、比例等。与传统的神经元标量输出不同,胶囊的输出是一个向量,向量的长度表示对象存在的概率,向量的方向则表示对象的属性。
此外,胶囊网络还采用了动态路由机制(Dynamic Routing)。这一机制能够自适应地决定低层胶囊与高层胶囊之间的连接方式,确保信息的有效传递。通过动态路由,胶囊网络能够更准确地捕捉和表示图像中的实体及其属性,从而提高模型的准确性和鲁棒性。
二、 胶囊网络的优势
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更好的姿态不变性:胶囊网络能够更有效地处理图像中的姿态变化,提高模型的识别性能。
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减少参数量:由于动态路由机制能够自适应地调整连接权重,胶囊网络在某些情况下能够减少参数量,避免过多的参数冗余。
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提高泛化能力:胶囊网络能够捕捉对象的详细属性,因此在面对未知变换和复杂场景时,表现出更强的泛化能力和鲁棒性。