Deep Learning Note: 4-12 一维和三维的推广
前面讨论了使用卷积网络处理二维的图像数据的各种方法，其中很多方法也适用于一维和三维的数据。 例如计算如图 1 所示的二维图像和过滤器的卷积，图像尺寸为 $14 \times 14$，过滤器尺寸为 $5 \times 5$，二者卷积得到结果的尺寸为 $10 \times 10$；如果网络中某一层使用 16 个 $5 \times 5$ 的过滤器，则卷积结果的大小为 $10 \times 10…
Read more
Deep Learning Note: 4-11 Neural Style Transfer
1. 何为 Neural Style Transfer Neural Style Transfer 指的是给定一张内容图片（Content，以下简称 C）和一张风格图片（Style，以下简称 S），将 S 图片中的风格迁移到 C 图片上，生成一张新的图片（Generated，以下简称 G），如图 1 所示（其中的生成图片来自 Justion Johnson）。 2. 深度卷积网络学到了什么 …
Read more
Deep Learning Note: 4-10 人脸识别
1. 人脸认证和人脸识别 在人脸认证（Face Verification）问题中，输入为一张图像和身份（姓名或 ID 等），输出为图像中的人是否与输入的身份相匹配。人脸认证是一个 1:1 问题，即只需要判断输入的一个图像是否与输入的一个身份相符。 在人脸识别（Face Recognition）问题中，有一个记录了 K 个人身份信息的数据库，对于一张输入图像，如果图像中的人在数据库中有记录，…
Read more
Deep Learning Note: 4-9 Region Proposal
无论是前文介绍的滑窗检测算法还是其卷积实现，都需要无差别地计算整张图片，即使用分类器对图像上各个位置的窗口进行识别。Ross Girshick 等人提出的 R-CNN（Regions with CNN features）算法会先对图像中可能存在目标的区域进行建议，然后仅对这些区域进行识别。 R-CNN 算法对识别区域进行建议的方式是，先通过分割算法（Segmentation Algorit…
Read more
Deep Learning Note: 4-8 边框预测
1. 边框预测 前文介绍的滑窗算法的一个缺点是无法准确给出目标的边框，这是因为在一轮滑窗过程中使用的窗口大小是固定的，且窗口每次移动一个特定的步长，如果窗口大小和移动步长不合适，可能会刚好跳过目标，或者只包含了目标的一部分。 YOLO算法给出了更精确地进行边框预测的方法。YOLO 是 You Only Look Once 的缩写，其基本步骤是，将输入图像划分为若干网格，在每个网格上通过图像…
Read more
Deep Learning Note: 4-7 检测算法
1. 目标定位 前文主要讨论了图像分类问题，即判断图像中对象的类型，如图 1 中左图，给出一张图片，识别它是一张汽车的图片。而对于分类和定位问题，不仅要判断图像中是否存在目标对象，还要找到该对象的位置，如图 1 中间的图，不仅要识别出图中的汽车，还要找到汽车的位置。以上两个问题都只针对一个目标，目标检测问题则更进一步，需要识别和定位图像中存在的全部目标，这些目标还可能属于不同的分类，如图 1 …
Read more
Deep Learning Note: 4-6 使用卷积神经网络的建议
1. 使用开源实现 前面介绍了很多优秀的卷积神经网络架构，但要根据论文复现这些网络往往非常复杂，不但需要实现各种细节，还需要做超参数调优，最终得到的性能可能还会与原网络有差异。幸运的是，很多研究者会将自己的工作开源。在选定了要使用的网络后，可以先在网上（如 Github）查找该网络的开源实现。另外，很多网络的训练都需要大量的数据和很强的计算能力，通过使用开源实现，可以直接利用别人训练好的模型，…
Read more
Deep Learning Note: 4-5 卷积神经网络案例分析（3）
3. 1 乘 1 卷积 在进行卷积时，对于只有 1 个通道的输入，如果参与卷积的过滤器的尺寸为 $1 \times 1$，则只相当于将输入乘以一个固定的系数，如图 1 所示。 而对于有 $n$ 个通道的输入，如果参与卷积的过滤器尺寸为 $1 \times 1 \times n$，则相当于将输入中每个位置上的 $n$ 个值与过滤器中的 $n$ 个值依次相乘再求和，如图 2 所示。 此时这…
Read more
Deep Learning Note: 4-5 卷积神经网络案例分析（2）
2. ResNet 由于存在梯度爆炸和梯度消失的问题，往往难以训练很深的神经网络。ResNet 通过将一层的激活值直接传递给更深的层，使得训练非常深（如超过 100 层）的神经网络成为可能。 2.1. Residual Block ResNet 由 Residual Block 组成，为了说明 Residual Block 的结构，先看一个普通的两层网络结构，如图 1 所示： 其计算过…
Read more
Deep Learning Note: 4-5 卷积神经网络案例分析（1）
1. 经典网络 1.1. LeNet-5 LeNet-5 是一个用于识别手写数字的网络，由 Yann LeCun 等人于 1998 年提出。其结构如图 1 所示。 LeNet-5 的输入是一张 $32 \times 32$ 的灰度图像，只有一个通道。先是两组卷积层和池化层的组合，然后是两个全连接层，输出 $84 \times 1$ 的向量，再通过一个特定的分类器得到预测值 $\hat{y}…
Read more