【经典神经网络】-AlexNet/VGG/GoogLeNet/ResNet

1 AlexNet(2012,ImageNet冠军， CNN用于图像分类的开山之作）

结构：5 卷积层+3个全连接层（卷积核size:11,5,3）

特点：

1. ReLU 激活函数 （避免了sigmoid的梯度消失-反向传播的时候会连乘sigmoid的导数，初始值很大的话导数接近于0，导致前层网络梯度越来越小；计算量减小，加快了训练速度）
2. LRN（Local Response Normalization）: 利用前后几层对当前层的输出做平滑处理（抑制机制，避免ReLU响应结果非常大，做归一化处理，增加泛化能力）
3. fc层加入Dropout ：每次参数更新时，以一定的比例使一些神经元不参与前后向传播（相当于模型组合，减小过拟合）
4. Data Augmentation 数据扩充（随机裁剪，水平翻转），减小过拟合
5. 重叠池化（减小过拟合）
6. 多GPU训练

 2 VGG（2014， ImageNet 亚军）

证明了增加网络深度一定程度上会影响最终性能

多个版本VGG 11/13/16/19（VGG16:13卷积层+3 fc）

特点：

1.  用连续的 3 x 3 卷积核替代了Alexnet中较大的卷积核（保证相同的 感受野下，减少了参数；引入更多的非线性层增加了网络的深度）
2. 最大池化层2x2，卷积层3x3，结构简单
3. VGG参数较多，内存占用较大（140M），训练时间长

3 GoogLeNet（2014，ImageNet冠军）

22层（参数量少：500万，AlexNet 是其12倍，VGG是其3倍）

特点：

1. Inception v1结构，多个卷积堆叠在一起，最后将通道相加（完成了稀疏矩阵的聚合；增加网络的宽度；增加网络对图像尺寸的适应性）
2. 提出1 x1 卷积（降维，减少参数量：5x5前接1x1，参数量减少约四倍；不改变feature map的条件下增加非线性-网络深度；融合不同通道的信息）
3. 引入辅助分类器，在中间层加入softmax做分类，以一定的权重加入到最终的分类结果中，相当于模型融合
4. Incelption v2：减小参数量，增加深度，将5x5替换为3x3；将池化和卷积并行操作，再合并（先池化容易丢失信息，先卷积计算量太大）
5. Inceptino v3：又将 n x n 替换为 1x n 接 n x1（中等特征图上效果好12-20）
6. Inceptino v4：利用Resnet思想引用残差改进v3

4 ResNet ( Kaiming He, 2016 )

核心思想：

解决了网络退化问题（Degradation: 随着深度增加，性能反而下降——求解器很难去利用深层网络拟合同等函数）

 

深度学习网络篇——ResNet 

shortcut connection/ skip connection:

浅层 building block  （ResNet 18, 34）与  深层 block（ResNet 50, 101, 152）；1 x 1 卷积核的引入：消减和恢复维度的同时，可以极大地减少参数。

当 input 和output 的维度不相同时如何连接：

1. 采用zero padding. 不会增加参数
2. 对 input 进行卷积操作（1x1），维度等=filter的数量，方便，但是会引入参数

结构：

VGG19 演化而来：

直接使用stride=2的卷积做下采样，并且用global average pool层替换了全连接层。ResNet的一个重要设计原则是：当feature map大小降低一半时，feature map的数量增加一倍，这保持了网络层的复杂度

参考解析：

https://my.oschina.net/u/876354/blog/1637819

http://www.cnblogs.com/alanma/p/6877166.html

https://blog.csdn.net/lanran2/article/details/79057994