CNN卷积神经网络的学习笔记

目录

1.分类与回归问题的认识

2.基本原理

3.卷积的过程,提取特征的方法

4.图像识别,实践

分类与回归问题的认识

机器学习是对计算机数据进行学习,然后对一些数据进行预测。机器学习的其中一种学习方法为监督学习,而监督学习通常用于分类与回归。

CNN卷积神经网络的学习笔记_第1张图片
分类是给一个样本预测离散型类别标签的问题。
回归是给一个样本预测连续输出量的问题。
分类就像在做选择题,从已知选项中找到答案。
回归就像填空题,根据题目(输入),找到答案,注回归问题得到的答案并不准确,只是某个范围内的值。

 比如说人脸识别
计算机根据数据识别人脸(计算机识别有可能为人脸的区域为回归),找到区域后,可设定一个具体的数值,超过75%可识别为人脸。对超过75%,小于75%这个问题的选择就是分类。

基本原理

将输入的图像数据通过CNN卷积神经网络的处理,提取其特征达到图像识别的效果。提供以下两个网站,易于理解。

CNN ExplainerCNN解释器网站,从“卷积”、到“图像卷积操作”、再到“卷积神经网络”,“卷积”意义的3次改变_哔哩哔哩_bilibilij
卷积是怎样的过程,怎么提取特征,如图所示

CNN卷积神经网络的学习笔记_第2张图片

具体是怎么计算的呢 

将卷积核与图片矩阵对齐,根据步长(步长或称步幅stride,表示采样间隔)当前步长为一,由左上角向右向下移动,根据计算结果形成新的矩形特征图(feature map)新矩阵能反映原图像的部分特征,设置不同的卷积核就能提取出不同的图像特征,整个卷积过程就起到了提取特征的作用。

池化层也有类似的功能,后面会讲到。下图反映了计算过程。

CNN卷积神经网络的学习笔记_第3张图片

feature map表示方法【b,h,w,c】b张照片,h行,w列,c个通道,比如输入RGB图像,就有R,G,B三个通道。当前得到feature map是下一层的输入,通过卷积又形成新的feature,在这个过程中通道数会不断增加。

CNN卷积神经网络的学习笔记_第4张图片

 从这幅图可以看到,蓝色方形外围补了一圈零,为什么要这样做呢

因为不补充零的时候,图片边界的像素点不会处在卷积核的中心,没有被检测到,造成数据丢失。

补零不会对原图数据造成影响。

另一个起提取特征作用的是池化层pooling

常见的有平均池化和最大池化

CNN卷积神经网络的学习笔记_第5张图片

 池化可以大量减少参数

最后是全连接层,将提取的特征集合到一起,给出最后图片可能是什么的概率。

CNN卷积神经网络的学习笔记_第6张图片

实践: 

使用前需装备好VScode,python,opencv。

lolikonloli的博客_CSDN博客-深度学习,人工智能,环境搭建领域博主可以查看VScode的安装方法,Python可以在VScode的商店里下载。

win+r ,输入cmd,输入pip install opencv-python -i http://pypi.douban.com/simple/ --trusted-host pypi.douban.com,如出现下图,就是下载完成

CNN卷积神经网络的学习笔记_第7张图片

 开始:

import cv2
img=cv2.imread('C:/Users/admin/Desktop/20191027-Pyhton+OpenCV/a/1.jpg')#绝对路径(推荐),也可以是相对路径
cv2.imshow('text',img)#imshow指读取图片
cv2.imshow('text1',img)
cv2.waitKey(0)#没有这句话,图片将会一闪而过
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原文链接:https://blog.csdn.net/qq_45603919/article/details/102829891

第一行是导入库

第二行imread就是image read,是读取图片的函数。C:/Users/admin/Desktop/20191027-Pyhton+OpenCV/a/1.jpg的文件路径需要替换(路径可以用鼠标右键点击文件,点击属性,在安全里找到文件名称,注意:复制文件名称后使用英文输入法把“\”换成“/”或“\\”)

第三行test是显示窗口的名字,也是可以替换的。

cv2.imshow('text',img)#imshow指读取图片
cv2.imshow('text1',img)

如果输入两个窗口,就会像这样。

CNN卷积神经网络的学习笔记_第8张图片

 cv2.waitKey(0)中的0可以换成其他数字,图像显示的时长会有所变化。

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