LeNet简介

本文介绍了LeNet神经网络的基本概念及其在图像识别领域的应用。LeNet是一种早期的卷积神经网络模型,为后续更复杂的深度学习模型奠定了基础。

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### LeNet算法简介 LeNet 是一种经典的卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN),由 Yann LeCun 等人在20世纪90年代提出,主要用于解决手写字符识别问题[^2]。它的核心版本——LeNet-5 成为了深度学习发展史上的里程碑之一。 #### 原理概述 LeNet 的工作原理基于卷积操作来自动提取图像中的空间特征。具体来说: 1. **卷积层**:负责局部感受野内的特征检测,能够捕捉边缘、纹理等低级特征。 2. **池化层**:通过降采样减少数据维度,从而降低计算复杂度并增强模型的鲁棒性。 3. **全连接层**:将前面提取到的空间特征映射至类别标签,完成最终分类任务。 整个流程体现了从原始像素输入逐步抽象成高级语义表示的过程[^5]。 #### 结构分析 LeNet-5 架构总共包含五个主要部分以及两轮子模块重复使用机制: - 输入图片尺寸通常设定为 \(32 \times 32\) 单通道灰阶图; - C1 层是一个大小为 \(6@28\times28\) 的卷积核组构成的第一层卷积层; - S2 表示平均值或最大值池化的下采样处理阶段; - C3 和 S4 继续沿用类似的模式加深网络层次; - F5 到 F7 则代表最后三步密集型运算单元即传统意义上的多层感知器MLP组件[^1]。 以下是 Python 中实现的一个简化版 LeNet-5 模型代码片段: ```python import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class LeNet(nn.Module): def __init__(self): super(LeNet, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(in_channels=1, out_channels=6, kernel_size=5) self.pool = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) self.conv2 = nn.Conv2d(in_channels=6, out_channels=16, kernel_size=5) self.fc1 = nn.Linear(16 * 5 * 5, 120) self.fc2 = nn.Linear(120, 84) self.fc3 = nn.Linear(84, 10) def forward(self, x): x = self.pool(F.relu(self.conv1(x))) x = self.pool(F.relu(self.conv2(x))) x = x.view(-1, 16 * 5 * 5) x = F.relu(self.fc1(x)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x ``` 上述代码定义了一个标准形式下的小型卷积神经网路实例对象 `LeNet` ,适用于 MNIST 数据集的手写数字辨识场景。 #### 训练过程 利用反向传播算法调整权重参数以优化目标函数是最常见的做法。该技术先执行一次完整的前馈传递得到预测结果;接着依据损失评估差异程度启动梯度下降更新策略直至满足收敛条件为止[^3]。 --- ###
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