Ⅰ 神经网络如何识别和编码性别
神经网络如何识别和编码性别?我们先来了解什么是神经网络,两种可诠释这个概念,一个是生物神经网络,一个是人工神经网络。生物神经网络一般指生物大脑神经元,细胞和触点等组成网络,生物产生意识和进行思考行动都依赖于生物神经网络。而人工神经网络是一种模仿动物神经网络行为特征,用分布式并行信息处理算法数学模型。人工神经网络在工程与学术界也常简称为神经网络或类神经网络。而人们通过分析试验分析神经信号及其编码发现,大脑皮层对性别神经编码也存在着个体差异。他们发现,激活编码雌性信息神经元能更多地让雌性间彼此互动,而激活编码雄性信息神经元能更多地和雄性间去互动。
Ⅱ 如何用神经网络进行语音识别的matlab代码
给你一个实例,希望通过该例子对实现神经网络应用有一定的了解。
%x,y分别为输入和目标向量
x=1:5;
y=[639 646 642 624 652];
%创建一个前馈网络
net=newff(minmax(x),[20,1],{'tansig','purelin'});
%仿真未经训练的网络net并画图
y1=sim(net,x);plot(x,y1,':');
%采用L-M优化算法
net.trainFcn='trainlm';
%设置训练算法
net.trainParam.epochs=500;net.trainParam.goal=10^(-6);
%调用相应算法训练BP网络
[net,tr,yy]=train(net,x,y);
%对BP网络进行仿真
y1=sim(net,x);
%计算仿真误差
E=y-y1;MSE=mse(E)
hold on
%绘制匹配结果曲线
figure;
plot(x,y1,'r*',x,y,'b--')
Ⅲ 如何利用神经网络进行车牌识别
需要使用CNN卷积神经网络,可以参考MNIST的方法进行。
Ⅳ 神经网络如何识别和编码性别
神经网络模拟人脑中的神经元,神经元相互连接。每个神经元接收数据,并将判断过程中产生的信号传输到下一个神经元,该神经元逐层传输,最终达到识别的目的,与其他模型不同,神经网络很像模糊统计预测模型。由于这一特点,其适应性非常强。只要有充足的数据和充足的神经元,就可以实现识别,决策,预测等功能。
其实人工神经网络他是一种简单的数学模型,它将类似于大脑神经突触连接的结构应用于信息处理。因为在工程和学术界里面,它也经常被直接称为神经网络或准神经网络。神经网络是一种操作模型,它由大量的节点或神经元及其相互连接组成,每个节点代表一个称为激励函数的特定输出函数。
Ⅳ 如何快速使用Python神经网络识别手写字符
CNN卷积神经网络来是一种深度自模型。它其实老早就已经可以成功训练并且应用了(最近可能deep learning太火了,CNNs也往这里面靠。虽然CNNs也属于多层神经网络架构,但把它置身于DL家族,还是有不少人保留自己的理解的)。
Ⅵ 如何快速学习神经网络算法识别验证码
验证码都是服务器生成的图片,如果是动态的,就是调用servlet生成的,怎么提取我还不太清楚,不过我想网络上应该会有很多资料。
我现在看的是识别验证码的东西,在截取到验证码图片之后,针对这个黑白背景,只有乎明散干扰线的验证码。
机器学习之识别简单验证码
时间 2016-10-15 22:46:31 随风'S Blog
主题 数据挖掘
关于验证码识别的文章网上很多图像识别的大神教程也比较多,不过大多数专业性太强了,对非专业人士读起来简直是天书,不过随着机器学习的普及,一大批机器学习的开源工具出现了,这也算对大多数像我一样的学渣的福音,由于最近项目中牵扯到了一些机器学习相关的东西,所以自己最近也一直在学习机器相关的东西,这篇验证码的识别也算是练手了,本文也算是学习中的笔记,所以文章中难免有一些错误,欢迎各路大神指点。
由于本人不是相关专业的,对于文中相关算法就不会具体去讨论了,主要以实战为目的。
准备工作
主要是用到了一些机器学习开源的框架以及一些辅助工具。
Scikit-Learn 比较有名的Python机器学习模块岁氏,主要是操作简单。
Pybrain Python机器学习模块,主要以神经网络为核心,所有的训练方法都以神经网络为一个实例。
pytesseract 图像识别小工具,本文主要是用来预处理训练样本的。
PIL Python图像处理库。
问题分析
首先在进行具体工作之前,我们得看看我们需要解决的是什么问题,那么对于验证码识别来说,可以看作一个分类问题,对于数字的图片验证码来说的话,其实就是0-9数字分类的问题,验证码识别最难的部分在于怎么去将验证码进行切割成单个字符图片,当然对于图片裁剪也就是特征提取有很多办法,例如垂直投影法,等距切割法等等,其中等距切割也是比较简单的,但是对于稍微复杂一点的验证码识别时准确率非常低,因为等距切割时将验证码按照相同的宽度进行裁剪,对于那些字符宽度大小不一的,就算裁剪出来也不能很好的表示字符的特征,所以有时候需要先对图片进行一系列的预处理,例如字符矫正等等,然后再用垂直投影法在x轴和y轴上按照投影的大小进行裁剪。
对于垂直投影法来说的话,最后我们还得考虑训练集在维度上都同意,由于是非等级切割,所以每个图片的像素肯定不一样,所以为了维度统一还得进行填充,总之稍微麻烦一点。
这里主要是以等距切割为例子,因为在操作起来比较简单,那么掩码也是选用0-9的纯数字验证码来进行识别,验证码如下
这样的图片看起来的话间距基本上都差不多大,所以在分割时也比较容易,将图片切成四块后,就可以拿每一块去进行训练识别了。
使用机器学习来进行训练和识别的话,我们就得考虑特征选取了,一般验证码识别有一套标准的流程,图片
对于验证码识别来说我们关注的不是验证码的颜色,而是字符代表的含义,所以在图片处理时进行灰度化和二值化以及去噪,比如说去掉干扰线,那么去噪也有相应的算法来实现,这里不做具体讨论,二值化其实就是将图片呈现出两种颜色,即非黑即白,这样的好处是在特征处理时可以使用0和1来代表黑色和白色,0和1代表什么颜色取决于个人喜好。
这样的话将二值化和其它步骤处理后的图片进行特征提取,将黑色像素点标记成1,白色像素点标记成0,这样就可以得到图片的数值表示,那么特征维度就等于图片像素的大小,最终将图片按照X轴或者Y轴表示,即将像素的所标记的值合并到一行,例如
1111100000000000010
1110000000000000000
表示成,这样每张图片就可以使用一行0和1的数值来表示。
进行特征提取之后,我们得到了图片在数学上的表示,那么下一步就需要进行模型训练了,由于如上文所述,图片识别是一个分类问题,所以在机器学习中,我主要采用了两种模型来进行训练, SVM支持向量机 和 BP神经网络 来进行模型训练,SVM使用scikit-learn机器学习包里面的实现来做,神经网络使用Pybrain来进行实现。
有关SVM和BP神经网络的算法部分,大家最好还是去网上搜下相关的Paper,这样你才能知道什么算法能解决什么问题,以及它大概的原理是什么样子的,有能力的同学可以去对推导下这两个算法。
实践
在问题分析部分我们已经对验证码识别的大概思路有了一个了解,那么这部分则主要正对上面所述部分进行具体实现。
首先,我们应槐念该明白SVM和神经网络模型算法是属于有监督学习,即需要对样本进行标注,也就是标记每张图片表示的是那个数字,但是实际遇到的问题是,如果数据量小的话,我们可以进行人工标注,那么在数据量比较大的情况下,人工标注可能就不太现实了,所以对于图片来说的话也一样,你进行切割完成之后你必须得标注这个数字是几,所以我们需要对切割的图片进行预处理,也就是打标记,我比较懒,所以我也不会一个个去打标签,所以这里使用ocr来对切割的图片进行预分类,ocr在单文字识别上的效果正确率还是可以的,在ocr进行预分类之后,我们只需要去纠正那些分类错误的图片即可,这样就能大大的减少工作量。
这里实现主要有以下几个步骤:
图片采集
图片预处理(包括图片切割,二值化以及图像增强)
图片的预分类标注以及手动纠错标注
特征提取
模型训练以及预测
图片采集
图片采集就比较简单,不过多的阐述,如下图代码所示
将下载到了图片按照时间戳存到指定位置
图片预处理以及图片裁剪
对图片进行预处理后采用等距切割法对图片进行切割
裁剪后的图片如下
图片预分类
图片预分类采用pytesseract来对分割的图片进行预分类,减轻工作量。
具体代码如下
ocr的分类效果正确率应该在50%以上,剩下的就是对预分类的图片进行人工纠错了。
ocr的分类效果图
人工纠错和标记后的结果
每个目录表示一个类别标签。
特征提取
特征提取的具体内容请参考问题分析中,里面有详细的说明。
关键代码如下
最终图片的数学上表示会以记录在 /Users/iswin/Downloads/yzm/traindata/train_data.txt 中,数据的格式如下图所示
红色线框表示一张图片数值上的表示,最后一个数字0表示该图片的类型,我是为了方便把标签追加到最后一行。
SVM模型分类
这里svm的实现使用了scikit-learn来实现,关于scikit-learn的使用去官网看Tutorial就好了,这里需要说一下SVM关于参数选择的问题,我们都知道SVM支持多个核函数,例如高斯核、线性核、poly以及sgmoid核函数,但是选择那么核函数一开始对于不太熟悉的同学怎么选择的确是个问题,所以这里使用了scikit-learn的GridSearchCV来对参数进行最优化选择,经过参数寻优,这里高斯核的最终效果还是不错的,所以训练的时候直接使用高斯核来进行训练。
为了方便预测时的使用,这里对训练结果使用了joblib模块来进行持久化。为了简单对评价模型进行,这里使用了5折交叉验证来对结果进行检验。
最终结果的准确率在:Accuracy: 0.96 (+/- 0.09)
具体代码如下:
举个预测的例子,看看效果
BP神经网络模型分类
BP神经网络也称负反馈神经网络,即按误差逆传播算法训练的多层前馈网络,是目前应用最广泛的神经网络模型之一,在BP神经网络之后,又出现了在深度学习中应用最广泛的CNN即卷积神经网络,这几天也正在学习。
本文使用了三层BP神经网络来对训练集进行训练,即输入层+2层隐含层+输出层,关于BP神经网络本身这里需要注意的是激活函数的选择以及对于多分类问题输出层函数选择的问题,激活函数主要有sigmod、tanh以及relu,关于怎么选取激活函数,这块没有进行深入了解,一般都是每个激活函数都跑一次,看最终效果。
这里的神经网络模型分类主要是对Pybrain用法的学习以及BP神经网络的基本认识,输入层使用了LinearLayer即线性输入层,隐含层使用了SigmoidLayer即激活函数为sigmod的隐含层,输出层由于是多分类问题,所以使用了SoftmaxLayer,最终在神经网络计算的结果中选取数值最大的那个索引位置就是预测的验证码类别,也就是0-9之间的数值。
关于Pybrain的资料除了官方文档不是特别多,关于构建神经网络的方式提供了两种方式,一种是 buildNetwork 函数来进行构建,另外一种就是使用 FeedForwardNetwork 函数来进行构建,这里需要注意的是如果使用 FeedForwardNetwork 来进行构建的话,注意要手动给各层加上Bias偏置项,否则结果可能可能非常差,当时我实验时没加,半天计算结果不对,最后看了下buildNetwork函数的源代码才发现没加Bias项,还有就是需要注意迭代至收敛的步数即函数中的 *maxEpochs=500 ,这个根据情况调整,Pybrain有自己的数据集格式,所以在使用时必须按照它的格式来进行数据的初始化。
这里除了输入层的维度(即验证码的训练集维度)和输出是固定的之外,其中隐含层的神经元个数也是可以调整的,具体的感兴趣的同学自己去调然后再看下结果。
对模型使用10折交叉验证进行了简单评估,错误率在Total error: 0.062左右,效果比SVM的差一点,应该通参数调优应该可以提高准确率,不过重在学习。
训练集样本: /Users/iswin/Downloads/yzm/traindata/train_data_uniq.txt
主要代码如下:
举个例子,来看看预测效果
总结
通过这个小实验,至少让我对机器学习和相关算法大致有了一个了解,同时作为安全人员来说至少知道了如何使用开源的机器学习框架来构架自己的模型,笔记中难免会有错误之处,欢迎大家提出意见。
Ⅶ 利用pytorch CNN手写字母识别神经网络模型识别多手写字母(A-Z)
往期的文章,我们分享了手写字母的训练与识别
使用EMNIST数据集训练第一个pytorch CNN手写字母识别神经网络
利用pytorch CNN手写字母识别神经网络模型识别手写字母
哪里的文章,我们只是分享了单个字母的识别,如何进行多个字母的识别,其思路与多数字识别类似,首先对图片进行识别,并进行每个字母闷梁历的轮廓识别,然后进行字母的识别,识别完成后,直接在图片上进行多个字母识别结果的备注
Pytorch利用CNN卷积神经网络进行多数字(0-9)识别
根据上期文章的分享,我们搭建一个手写字母识别的神经网络
第一层,我们输入Eminist的数据集,Eminist的数据图片是一维 28*28的图片,所以第一层的输入(1,28,28),高度为1,设置输出16通道,使用5*5的卷积核对图片进行卷积运算,每步移动一格,为了避免图片尺寸变化,设置pading为2,则经过第一层卷积就输出(16,28,28)数据格式
再经过relu与maxpooling (使用2*2卷积核)数据输出(16,14,14)
第二层卷积层是简化写法nn.Conv2d(16, 32, 5, 1, 2)的第一个参数为输入通道数in_channels=16,其第二个参数是输出通道数out_channels=32, # n_filters(输出通道数),第三个参数为卷积核大小,第四个参数为卷积步数,最后一个为pading,此参数为保证输入输出图片的尺寸大小一致
全连接层,最后使用nn.linear()全连接层进行数据的全连接数据结构(32*7*7,37)以上便是整个卷积神经网络的结构,
大致为:input-卷积-Relu-pooling-卷积
-Relu-pooling-linear-output
卷积神经网络建完后,使用forward()前向传播神经网络进行输入图片的识别
这里我们使用腐蚀,膨胀操作对图片进行一下预处理操作,方便神经网络的识别,当然,我们往期的字母数字渣稿识别也可以添加此预处理操作,方便神经网络进行预测,提高精度
getContours函数主要是进行图片中数字区域的区分,把每个数字的坐标检测出来,这样就可以 把每个字母进行CNN卷积神经网络的识别,进而实现多个字母识别的目的
首先,蚂搜输入一张需要检测的图片,通过preProccessing图片预处理与getContours函数获取图片中的每个字母的轮廓位置
transforms.Compose此函数可以 把输入图片进行pytorch相关的图片操作,包括转换到torch,灰度空间转换,resize,缩放等等操作
然后加载我们前期训练好的模型
由于神经网络识别完成后,反馈给程序的是字母的 UTF-8编码,我们通过查表来找到对应的字母
字符编码表(UTF-8)
通过上面的操作,我们已经识别出了图片中包括的字母轮廓,我们遍历每个字母轮廓,获取单个字母图片数据,这里需要特殊提醒一下 :我们知道EMNIST数据库左右翻转图片后,又进行了图片的逆时针旋转90度
这里我们使用cv2.flip(imgRes,1)函数,进行图片的镜像,并使用getRotationMatrix2D函数与warpAffine函数配合来进行图片的旋转操作,这里就没有PIL来的方便些
然后,我们对图片数据进行torch转换train_transform(imgRes),并传递给神经网络进行识别
待识别完成后,就可以把结果备注在原始图片上
Ⅷ 使用神经网络让人工智能能够识别出动物是在哪一年实现的
神铅正雀经网络的概念在20世纪40年代就已经出现了,但是直到20世纪80年代才有了实际应用。至于使用神经网络让人工智能能够识别出动物是在哪一年实现的,这个问题不太清楚。因为人工智能的应用范围非常广泛,其中有些应用可能是在很早槐早之前就已经出现了,而有些则可能是在最近几年清如才得到广泛应用。可以具体针对某个具体的应用场景进行研究。
Ⅸ 卷积神经网络CNN在图像识别问题应用综述(20191219)
这两天在公司做PM实习,主要是自学一些CV的知识,以了解产品在解决一些在图像识别、图像搜索方面的问题,学习的主要方式是在知网检索了6.7篇国内近3年计算机视觉和物体识别的硕博士论文。由于时间关系,后面还会继续更新图片相似度计算(以图搜图)等方面的学习成果
将这两天的学习成果在这里总结一下。你将会看到计算机视觉在解决特定物体识别问题(主要是卷积神经网络CNNs)的基础过程和原理,但这里不会深入到技术的实现层面。
计算机视觉(Computer vision)是一门研究如何使机器“看”的科学,更进一步的说,就是指用摄影机和计算机代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉,并进一步做图像处理,用计算机处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。
————维基网络
通常而言,计算机视觉的研究包括三个层次:
(1)底层特征的研究:
这一层次的研究主要聚焦如何高效提取出图像对象具有判别性能的特征,具体的研究内容通常包括:物体识别、字符识别等
(2)中层语义特征的研究:
该层次的研究在于在识别出对象的基础上,对其位置、边缘等信息能够准确区分。现在比较热门的:图像分割;语义分割;场景标注等,都属于该领域的范畴
(3)高层语义理解:
这一层次建立在前两层的基础上,其核心在于“理解”一词。 目标在于对复杂图像中的各个对象完成语义级别的理解。这一层次的研究常常应用于:场景识别、图像摘要生成及图像语义回答等。
而我研究的问题主要隶属于底层特征和中层语义特征研究中的物体识别和场景标注问题。
人类的视觉工作模式是这样的:
首先,我们大脑中的神经元接收到大量的信息微粒,但我们的大脑还并不能处理它们。
于是接着神经元与神经元之间交互将大量的微粒信息整合成一条又一条的线。
接着,无数条线又整合成一个个轮廓。
最后多个轮廓累加终于聚合我们现在眼前看到的样子。
计算机科学受到神经科学的启发,也采用了类似的工作方式。具体而言,图像识别问题一般都遵循下面几个流程
(1)获取底层信息。获取充分且清洁的高质量数据往往是图像识别工作能否成功的关键所在
(2)数据预处理工作,在图像识别领域主要包括四个方面的技术:去噪处理(提升信噪比)、图像增强和图像修复(主要针对不够清晰或有破损缺失的图像);归一化处理(一方面是为了减少开销、提高算法的性能,另一方面则是为了能成功使用深度学习等算法,这类算法必须使用归一化数据)。
巧扰 (3)特征提取,这一点是该领域的核心,也是本文的核心。图像识别的基础是能够提取出足够高质量,能体现图像独特性和区分度的特征。
过去在10年代之前我们主要还是更多的使用传统的人工特征提取方法,如PCALCA等来提取一些贺蠢人工设计的特征,主要的方法有(HOG、LBP以及十分著名的SIFT算法)。但是这些方法普遍存在(a)一般基于图像的一些提层特征信息(如色彩、纹理等)难以表达复杂的图像高层语义,故泛化能力普遍比较弱。(b)这些禅宽陪方法一般都针对特定领域的特定应用设计,泛化能力和迁移的能力大多比较弱。
另外一种思路是使用BP方法,但是毕竟BP方法是一个全连接的神经网络。这以为这我们非常容易发生过拟合问题(每个元素都要负责底层的所有参数),另外也不能根据样本对训练过程进行优化,实在是费时又费力。
因此,一些研究者开始尝试把诸如神经网络、深度学习等方法运用到特征提取的过程中,以十几年前深度学习方法在业界最重要的比赛ImageNet中第一次战胜了SIFT算法为分界线,由于其使用权重共享和特征降采样,充分利用了数据的特征。几乎每次比赛的冠军和主流都被深度学习算法及其各自改进型所占领。其中,目前使用较多又最为主流的是CNN算法,在第四部分主要也研究CNN方法的机理。
上图是一个简易的神经网络,只有一层隐含层,而且是全连接的(如图,上一层的每个节点都要对下一层的每个节点负责。)具体神经元与神经元的作用过程可见下图。
在诸多传统的神经网络中,BP算法可能是性能最好、应用最广泛的算法之一了。其核心思想是:导入训练样本、计算期望值和实际值之间的差值,不断地调整权重,使得误差减少的规定值的范围内。其具体过程如下图:
一般来说,机器学习又分成浅层学习和深度学习。传统的机器学习算法,如SVM、贝叶斯、神经网络等都属于浅层模型,其特点是只有一个隐含层。逻辑简单易懂、但是其存在理论上缺乏深度、训练时间较长、参数很大程度上依赖经验和运气等问题。
如果是有多个隐含层的多层神经网络(一般定义为大于5层),那么我们将把这个模型称为深度学习,其往往也和分层训练配套使用。这也是目前AI最火的领域之一了。如果是浅层模型的问题在于对一个复杂函数的表示能力不够,特别是在复杂问题分类情况上容易出现分类不足的弊端,深度网络的优势则在于其多层的架构可以分层表示逻辑,这样就可以用简单的方法表示出复杂的问题,一个简单的例子是:
如果我们想计算sin(cos(log(exp(x)))),
那么深度学习则可分层表示为exp(x)—>log(x)—>cos(x)—>sin(x)
图像识别问题是物体识别的一个子问题,其鲁棒性往往是解决该类问题一个非常重要的指标,该指标是指分类结果对于传入数据中的一些转化和扭曲具有保持不变的特性。这些转化和扭曲具体主要包括了:
(1)噪音(2)尺度变化(3)旋转(4)光线变化(5)位移
该部分具体的内容,想要快速理解原理的话推荐看[知乎相关文章] ( https://www.hu.com/search?type=content&q=CNN ),
特别是其中有些高赞回答中都有很多动图和动画,非常有助于理解。
但核心而言,CNN的核心优势在于 共享权重 以及 感受野 ,减少了网络的参数,实现了更快的训练速度和同样预测结果下更少的训练样本,而且相对于人工方法,一般使用深度学习实现的CNN算法使用无监督学习,其也不需要手工提取特征。
CNN算法的过程给我的感觉,个人很像一个“擦玻璃”的过程。其技术主要包括了三个特性:局部感知、权重共享和池化。
CNN中的神经元主要分成了两种:
(a)用于特征提取的S元,它们一起组成了卷积层,用于对于图片中的每一个特征首先局部感知。其又包含很关键的阈值参数(控制输出对输入的反映敏感度)和感受野参数(决定了从输入层中提取多大的空间进行输入,可以简单理解为擦玻璃的抹布有多大)
(b)抗形变的C元,它们一起组成了池化层,也被称为欠采样或下采样。主要用于特征降维,压缩数据和参数的数量,减小过拟合,同时提高模型的容错性。
(c*)激活函数,及卷积层输出的结果要经过一次激励函数才会映射到池化层中,主要的激活函数有Sigmoid函数、Tanh函数、ReLU、Leaky ReLU、ELU、Maxout等。
也许你会抱有疑问,CNN算法和传统的BP算法等究竟有什么区别呢。这就会引出区域感受野的概念。在前面我们提到,一个全连接中,较高一层的每个神经元要对低层的每一个神经元负责,从而导致了过拟合和维度灾难的问题。但是有了区域感受野和,每个神经元只需要记录一个小区域,而高层会把这些信息综合起来,从而解决了全连接的问题。
了解区域感受野后,你也许会想,区域感受野的底层神经元具体是怎么聚合信息映射到上一层的神经元呢,这就要提到重要的卷积核的概念。这个过程非常像上面曾提到的“神经元与神经元的联系”一图,下面给大家一个很直观的理解。
上面的这个过程就被称为一个卷积核。在实际应用中,单特征不足以被系统学习分类,因此我们往往会使用多个滤波器,每个滤波器对应1个卷积核,也对应了一个不同的特征。比如:我们现在有一个人脸识别应用,我们使用一个卷积核提取出眼睛的特征,然后使用另一个卷积核提取出鼻子的特征,再用一个卷积核提取出嘴巴的特征,最后高层把这些信息聚合起来,就形成了分辨一个人与另一个人不同的判断特征。
现在我们已经有了区域感受野,也已经了解了卷积核的概念。但你会发现在实际应用中还是有问题:
给一个100 100的参数空间,假设我们的感受野大小是10 10,那么一共有squar(1000-10+1)个,即10的六次方个感受野。每个感受野中就有100个参数特征,及时每个感受野只对应一个卷积核,那么空间内也会有10的八次方个次数,,更何况我们常常使用很多个卷积核。巨大的参数要求我们还需要进一步减少权重参数,这就引出了权重共享的概念。
用一句话概括就是,对同一个特征图,每个感受野的卷积核是一样的,如这样操作后上例只需要100个参数。
池化是CNN技术的最后一个特性,其基本思想是: 一块区域有用的图像特征,在另一块相似的区域中很可能仍然有用。即我们通过卷积得到了大量的边缘EDGE数据,但往往相邻的边缘具有相似的特性,就好像我们已经得到了一个强边缘,再拥有大量相似的次边缘特征其实是没有太大增量价值的,因为这样会使得系统里充斥大量冗余信息消耗计算资源。 具体而言,池化层把语义上相似的特征合并起来,通过池化操作减少卷积层输出的特征向量,减少了参数,缓解了过拟合问题。常见的池化操作主要包括3种:
分别是最大值池化(保留了图像的纹理特征)、均值池化(保留了图像的整体特征)和随机值池化。该技术的弊端是容易过快减小数据尺寸,目前趋势是用其他方法代替池化的作用,比如胶囊网络推荐采用动态路由来代替传统池化方法,原因是池化会带来一定程度上表征的位移不变性,传统观点认为这是一个优势,但是胶囊网络的作者Hinton et al.认为图像中位置信息是应该保留的有价值信息,利用特别的聚类评分算法和动态路由的方式可以学习到更高级且灵活的表征,有望冲破目前卷积网络构架的瓶颈。
CNN总体来说是一种结构,其包含了多种网络模型结构,数目繁多的的网络模型结构决定了数据拟合能力和泛化能力的差异。其中的复杂性对用户的技术能力有较高的要求。此外,CNN仍然没有很好的解决过拟合问题和计算速度较慢的问题。
该部分的核心参考文献:
《深度学习在图像识别中的应用研究综述》郑远攀,李广阳,李晔.[J].计算机工程与应用,2019,55(12):20-36.
深度学习技术在计算机图像识别方面的领域应用研究是目前以及可预见的未来的主流趋势,在这里首先对深度学习的基本概念作一简介,其次对深度学习常用的结构模型进行概述说明,主要简述了深度信念网络(DBN)、卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)、生成式对抗网络(GAN)、胶囊网络(CapsNet)以及对各个深度模型的改进模型做一对比分析。
深度学习按照学习架构可分为生成架构、判别架构及混合架构。
其生成架构模型主要包括:
受限波尔兹曼机、自编码器、深层信念网络等。判别架构模型主要包括:深层前馈网络、卷积神经网络等。混合架构模型则是这两种架构的集合。深度学习按数据是否具有标签可分为非监督学习与监督学习。非监督学习方法主要包括:受限玻尔兹曼机、自动编码器、深层信念网络、深层玻尔兹曼机等。
监督学习方法主要包括:深层感知器、深层前馈网络、卷积神经网络、深层堆叠网络、循环神经网络等。大量实验研究表明,监督学习与非监督学习之间无明确的界限,如:深度信念网络在训练过程中既用到监督学习方法又涉及非监督学习方法。
[1]周彬. 多视图视觉检测关键技术及其应用研究[D].浙江大学,2019.
[2]郑远攀,李广阳,李晔.深度学习在图像识别中的应用研究综述[J].计算机工程与应用,2019,55(12):20-36.
[3]逄淑超. 深度学习在计算机视觉领域的若干关键技术研究[D].吉林大学,2017.
[4]段萌. 基于卷积神经网络的图像识别方法研究[D].郑州大学,2017.
[5]李彦冬. 基于卷积神经网络的计算机视觉关键技术研究[D].电子科技大学,2017.
[6]李卫. 深度学习在图像识别中的研究及应用[D].武汉理工大学,2014.
[7]许可. 卷积神经网络在图像识别上的应用的研究[D].浙江大学,2012.
[8]CSDN、知乎、机器之心、维基网络
Ⅹ 神经网络在图像识别中有哪些应用
卷积神经网络有以下几种应用可供研究:
1、基于卷积网络的形状识别
物体的形状是人回的视觉系统分析和识别物答体的基础,几何形状是物体的本质特征的表现,并具有平移、缩放和旋转不变等特点,所以在模式识别领域,对于形状的分析和识别具有十分重要的意义,而二维图像作为三维图像的特例以及组成部分,因此二维图像的识别是三维图像识别的基础。
2、基于卷积网络的人脸检测
卷积神经网络与传统的人脸检测方法不同,它是通过直接作用于输入样本,用样本来训练网络并最终实现检测任务的。它是非参数型的人脸检测方法,可以省去传统方法中建模、参数估计以及参数检验、重建模型等的一系列复杂过程。本文针对图像中任意大小、位置、姿势、方向、肤色、面部表情和光照条件的人脸。
3、文字识别系统
在经典的模式识别中,一般是事先提取特征。提取诸多特征后,要对这些特征进行相关性分析,找到最能代表字符的特征,去掉对分类无关和自相关的特征。然而,这些特征的提取太过依赖人的经验和主观意识,提取到的特征的不同对分类性能影响很大,甚至提取的特征的顺序也会影响最后的分类性能。同时,图像预处理的好坏也会影响到提取的特征。