4-6 什么是深度卷積網絡 ?


什么是深度卷積網絡 ? (What are deep ConvNets learning?)

假如你訓練了一個卷積神經網絡,是一個 Alexnet,輕量級網絡,你希望將看到不同層之間隱藏單元的計算結果。

從第一層的隱藏單元開始,假設你遍歷了訓練集,然后找到那些使得單元激活最大化的一些圖片,或者是圖片塊。換句話說,將你的訓練集經過神經網絡,然后弄明白哪一張圖片最大限度地激活特定的單元。注意在第一層的隱藏單元,只能看到小部分卷積神經,如果要畫出來哪些激活了激活單元,只有一小塊圖片塊是有意義的,因為這就是特定單元所能看到的全部。你選擇一個隱藏單元,發現有 9 個圖片最大化了單元激活,你可能找到這樣的 9 個圖片塊:

似乎是圖片淺層區域顯示了隱藏單元所看到的,找到了像這樣的邊緣或者線:

然后你可以選一個另一個第一層的隱藏單元,重復剛才的步驟,這是另一個隱藏單元:

看來這個隱藏單元在輸入區域,尋找這樣的線條:

對其他隱藏單元也進行處理,會發現其他隱藏單元趨向於激活類似於這樣的圖片:

以此類推,這是 9 個不同的代表性神經元,每一個不同的圖片塊都最大化地激活了。你可以這樣理解,第一層的隱藏單元通常會找一些簡單的特征,比如說邊緣或者顏色陰影。

在深層部分,一個隱藏單元會看到一張圖片更大的部分,在極端的情況下,可以假設每一個像素都會影響到神經網絡更深層的輸出,靠后的隱藏單元可以看到更大的圖片塊:

由此可以看到,第一層的邊緣,第二層的質地,一直到深層的復雜物體。


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