7.1、Convolution Neural Network (CNN)

Convolution Neural Network (CNN)

MNIST

CNN, gpu, deep network, dropout, ensembles

结果达到接近人肉眼识别水平：

9,967 / 10,000 识别正确

以下是误识别的图片 

右上角为标签，右下角为识别图像

 其中很多对于人肉眼都不容易识别，之前的神经网络，相邻层之前所有的神经元都两两相连。

输入层： 图像像素值

输出层： 0-9

CNN结构很不一样, 输入是一个二维的神经元 (28x28)：

Local receptive fields

local receptive fields：使用小方块连接下一个神经元

5x5

28x25,    5x5                                     => 24x24

stride: 每次移动多少

共享权重和偏向(shared weights and biases)：

w: 5x5

对于第一个隐藏层， 所有神经元探测到同样的特征, 只是根据不同位置

保留图像原始的形状特征

Feature map:  从输入层转化到输出层

以上3个feature maps, 每个是5x5

通常一些表现较好的方法都使用更多的feature map：

以上是学习出的, 根据5x5的feature map

浅色代表更小的权重(负数)

表明CNN在学习

共享的权重和偏向(weights, bias)大大减少了参数的数量：

对于每一个feature map, 需要 5x5=25个权重参数, 加上1个偏向b, 26个

如果有20个feature maps, 总共26x20=520个参数就可以定义CNN

如果像之前的神经网络, 两两相连, 需要 28x28 = 784 输入层, 加上第一个隐藏层30个神经元, 则需要784x30再加上30个b, 总共23,550个参数! 多了40倍的参数。

24x24 ,    2x2 pooling =>                                   12x12

多个feature maps：

重要特征点找到之后, 绝对位置并不重要, 相对位置更加重要

其他pooling: L2 pooling, 平方和开方

以上所有步骤结合在一起:

还是用Backpropagation，gradient descent解决