[nlp] 卷積運算

卷積神經網絡(Convolutional Neural Networks,CNN)

一、卷積運算公式:
對位相乘並累加
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二、Padding(補零)以及之後的計算

Padding:卷積之前,在原圖像邊緣上加入一層像素(也可以多層),一般也叫做補零(因爲大多數時候我們添加的元素都是0)。
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由上圖可知,如果卷積之後要得到與原圖像相同大小的圖像,
那麼加入的Padding層數應該是 (f - 1) / 2,
也由此可見,我們用的過濾器 f 一般也是奇數的,這樣才能整除計算,獲得對稱填充,還有一個原因是奇數的濾波器會有一箇中心點,有時候在計算機視覺計算時,有個中心點會方便很多。

附:Padding = 0的卷積被稱爲Valid Convolution爲了得到與原圖像大小相同圖像而加入Padding的卷積稱爲Same Convolution

其他情況,如果步長stride不爲1,則可能會不能覆蓋到邊緣,則需要補零。
三、卷積步長stride
以上運算都是基於步長爲1的情況,下面看看步長爲2的情況:
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四、三維卷積

(1)原始RGB三維圖

濾波器(卷積核)(過濾器:filter)的權值是根據你要檢測的特徵來決定的,在深度學習中,也即是要經過訓練得到。檢測的特徵不同,權值就不一樣。

單通道: 如上單層的圖像一般表示的是灰白圖,既是沒有顏色的。
多通道: 有顏色的RGB圖像,會包含三個相同大小的圖層,這時對應的濾波器也要變成三層,濾波器的層數(通道數)必須時刻與圖像層數保持一致。
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(2)多個濾波器(卷積核)
以上操作都是基於單個濾波器的,無論是單層還是多層,一個濾波器只能檢測一種特徵,要檢測多個特徵,我們需要多個濾波器。
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