计算机视觉2 -AlexNet的原理

AlexNet的作用

推动了计算机视觉的发展

AlexNet的结构

卷积层+全连接层

卷积层：特征提取

全连接层：进行分类

卷积输出特征图

计算公式：

a 3 a_{3} a3​= ( F i n − k + 2 p s ) + 1 \left(\frac{F_{in}-k+2p}{s}\right)+1 (sFin​−k+2p​)+1
F i n F_{in} Fin​:输入大小
k: kernel_size，卷积核大小
p:padding向下取整
s:stride(步长)

连接数量计算公式： F i ∗ ( K s ∗ K s ) ∗ K n + K n F_{i}*(K_{s}*K_{s})*K_{n}+K_{n} Fi​∗(Ks​∗Ks​)∗Kn​+Kn​
F_{i}:前一层的通道数
K_{s}:卷积核尺寸
K_{n}:卷积核个数

卷积与池化的区别

卷积：通道数为卷积核的数目
池化：不改变通道数

AlexNet网络结构特点

使用ReLU加快神经网络的训练

1.ReLU的好处

1.防止梯度消失
2.使网络训练更快
3.使网络具有稀疏性

2.局部响应标准化（LRN）->不常用

局部响应标准化：有助于AlexNet泛化能力的提升受真实神经元侧抑制启发。提升精度

训练技巧(减轻过拟合）

1.Data Augmentation

1.裁剪获得多张图片最终的得到平均值
2.色彩扰动（PCA)对图像色彩进行轻微扰动，看结果（效果不明显，现在不常用）已经有对色彩进行扰动的函数!!!

2.Dropout(实用)

随机失活
随机：dropout probability（p=0.5)
失活：weight=0
注意事项：训练和测试两个阶段的数据尺度变化
测试时，神经元输出值需要乘以p

实验结果及分析

特征的相似性

相似图片的第二个全连接层输出的特征向量的欧式距离相近
启发：可用AlexNet提取高级特征进行图像检索，图像聚类，图像编码

论文总结

关键点：
1.大量带标签数据-ImageNet
2.高性能计算资源—GPU
3.合理算法模型—深度卷积神经网络
创新点:
1.采用ReLU加快大型神经网络的训练
2.采用LRN提升大型网络泛化能力
3.采用Overlapping Pooling提升指标
4.随机裁剪旋转及色彩扰动提升繁华能力
5.采用Dropout减小过拟合