【2021-2022 春学期】人工智能-作业4:CNN - 卷积

一、简单描述卷积、卷积核、多通道、特征图、特征选择概念。

二、探究不同卷积核的作用,研究背后的原理。

三、编程实现:

  1. 经典卷积核,实现灰度图的边缘检测、锐化、模糊。
  2. 调整经典卷积核参数,测试并总结。
  3. 使用不同尺寸图片,测试并总结。
  4. 探索更多类型卷积核。
  5. 尝试彩色图片边缘检测。

【总结】本次课程的收获,编程实践的心得体会。

例程:

import numpy as np
import torch
from torch import nn
from torch.autograd import Variable
from PIL import Image
import matplotlib.pyplot as plt

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 用来正常显示中文标签
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False  # 用来正常显示负号 #有中文出现的情况,需要u'内容
# https://blog.csdn.net/weixin_40123108/article/details/83510592
file_path = 'deer.jpg'
im = Image.open(file_path).convert('L')  # 读入一张灰度图的图片
im = np.array(im, dtype='float32')  # 将其转换为一个矩阵
print(im.shape[0], im.shape[1])
plt.imshow(im.astype('uint8'), cmap='gray')  # 可视化图片
plt.title('原图')
plt.show()

im = torch.from_numpy(im.reshape((1, 1, im.shape[0], im.shape[1])))
conv1 = nn.Conv2d(1, 1, 3, bias=False)  # 定义卷积

sobel_kernel = np.array([[-1, -1, -1],
                         [-1, 8, -1],
                         [-1, -1, -1]], dtype='float32')  # 定义轮廓检测算子
sobel_kernel = sobel_kernel.reshape((1, 1, 3, 3))  # 适配卷积的输入输出
conv1.weight.data = torch.from_numpy(sobel_kernel)  # 给卷积的 kernel 赋值

edge1 = conv1(Variable(im))  # 作用在图片上

x = edge1.data.squeeze().numpy()
print(x.shape)  # 输出大小

plt.imshow(x, cmap='gray')
plt.show()

效果:

【2021-2022 春学期】人工智能-作业4:CNN - 卷积_第1张图片

【2021-2022 春学期】人工智能-作业4:CNN - 卷积_第2张图片 

 

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