中国风手机网站模板,wordpress 事件插件,网站优化及推广,wordpress 百度地图apiAlexNet是由Alex Krizhevsky、Ilya Sutskever#xff08;均为Hinton的学生#xff09;和Geoffrey Hinton#xff08;被誉为”人工智能教父“#xff0c;首先将反向传播用于多层神经网络#xff09;在2012年ImageNet图像分类竞赛中提出的一种经典的卷积神经网络。AlexNet在… AlexNet是由Alex Krizhevsky、Ilya Sutskever均为Hinton的学生和Geoffrey Hinton被誉为”人工智能教父“首先将反向传播用于多层神经网络在2012年ImageNet图像分类竞赛中提出的一种经典的卷积神经网络。AlexNet在 ImageNet 大规模视觉识别竞赛中取得了优异的成绩把深度学习模型在比赛中的正确率提升到一个前所未有的高度它的出现对深度学习发展具有里程碑式的意义。论文在写作过程中并没有提及将本网络架构称为AlexNet而是后来人们将一作作者的名字融入称为AlexNet。 论文原文ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks 本文将首先介绍 AlexNet 的基本结构然后讲述AlexNet的创新点最后给出了基于pytorch的AlexNet代码实现。
一、AlexNet基本结构 AlexNet输入为RGB三通道的224 × 224 × 3大小的图像共包含5 个卷积层和 3 个全连接层。其中每个卷积层都包含卷积核、偏置项、ReLU激活函数。而第1、2、5个卷积层后面都跟着一个最大池化层Max Pooling Layer第1、2个卷积层后跟着局部响应归一化LRN模块后面三个层为全连接层最终输出层为softmax将网络输出转化为概率值用于预测图像的类别。 下图是AlexNet的网络结构图从中可以看到网络结构在部署的时候采用的是双GPU方式但是随着并行计算等算法的出现这种方式也变得麻烦且不高效一般不会采用。 各层网络参数设置
输入尺寸卷积/池化核尺寸步长stride填充padding输出尺寸卷积层C1ReLU224 × 224 × 311×11×396个4055×55×48一对最大池化层55×55×48一对3×32027×27×48一对LRN卷积层C2ReLU27×27×48一对5× 5×48256个1227×27×128一对最大池化层27×27×128一对3×32013×13×128一对LRN卷积层C3ReLU13×13×128一对3×3×256384个1113×13×192一对卷积层C4ReLU13×13×192一对3×3x192384个1113×13×192一对卷积层C5ReLU13×13×192一对3×3 ×192256个1113×13×128一对最大池化层13×13×128一对3×3206×6×128一对全连接层FC6ReLU6×6×128一对6×6×2564096个101×1×4096 全连接层FC7 ReLU 1×1×4096///1×1×4096全连接层FC8softmax1×1×4096///1×1×1000
二、 创新点
1、更深的神经网络结构 AlexNet 是首个真正意义上的深度卷积神经网络它的深度达到了当时先前神经网络的数倍。通过增加网络深度AlexNet 能够更好地学习数据集的特征从而提高了图像分类的精度。
2. 使用ReLU作为激活函数 ReLURectified Linear Unit是一种非线性激活函数尽管它的表达式看起来简单f(x)max(0,x) 可能会认为正值部分是线性的因此 ReLU 整体上也是线性的。然而它实际上是非线性的这是因为它改变了输入输出之间的关系。首先是分段定义导致非线性。ReLU 的定义分为两部分 虽然 yx 是线性的但当 y0 和 yx 拼接在一起时整个函数变得非线性因为它在 x0 的位置发生了“转折”即斜率不再连续。其次是破坏线性叠加性。如果一个神经网络中所有的操作权重乘积、加法都是线性的那么无论堆叠多少层最终的输出仍然是输入的线性变换。这会导致网络无法拟合复杂的非线性数据。ReLU 通过其分段特性在某些输入上输出为 0破坏了线性叠加性 这使得网络能够通过组合多个 ReLU 激活函数来表示复杂的非线性函数。最后是梯度的非线性行为。ReLU 的导数梯度如下 这种分段的梯度行为在反向传播时也是非线性的在某些区域梯度为 0这意味着这些区域的权重不会被更新在其他区域梯度为 1权重会正常更新。这种选择性更新由梯度的非线性决定进一步增强了网络的非线性建模能力。 知道了为什么ReLU函数也是一种非线性激活函数之后我们看一下ReLU函数的优点。相比于传统的sigmoid和 tanh 函数ReLU 能够在保持计算速度的同时有效地解决了梯度消失问题从而使得训练更加高效。观察sigmoid和 tanh 函数我们可以看到当x变得很大或很小时梯度几乎为0也就出现了梯度消失的现象当梯度消失发生时最后一个隐层梯度更新基本正常但是越往前的隐层内更新越慢甚至有可能会出现停滞此时多层深度神经网络可能会退化为浅层的神经网络只有后面几层在学习因为浅层基本没有学习对输入仅仅做了一个映射而已从而导致了浅层网络的参数发生了变化微弱。 3. 局部响应归一化LRN的使用 LRN是在卷积层和池化层之间添加的一种归一化操作。在卷积层中每个卷积核都对应一个特征图LRN就是对这些特征图进行归一化。对于每个特征图上的每个位置计算该位置周围的像素的平方和然后将当前位置的像素值除以这个和。计算过程可以用以下公式表示 LRN本质是抑制邻近神经元的响应侧抑制从而增强了神经元的较大响应。这种技术在一定程度上能够避免过拟合并提高网络的泛化能力。现在通常不会被使用有更多其他的归一化方式。
4、数据增强和Dropout训练技巧
为了防止过拟合AlexNet 引入了数据增强和 Dropout 技术。数据增强可以通过对图像进行旋转、翻转、裁剪等变换增加训练数据的多样性提高模型的泛化能力。Dropout 则是在训练过程中随机删除一定比例的神经元强制网络学习多个互不相同的子网络从而提高网络的泛化能力。Dropout简单来说就是在前向传播的时候让某个神经元的激活值以一定的概率p丢失这样可以使模型泛化性更强因为它不会太依赖某些局部的特征。
三、 代码
网络构建代码如下model.py
import torch.nn as nn
import torch.utils.model_zoo as model_zoo__all__ [AlexNet, alexnet]model_urls {alexnet: https://download.pytorch.org/models/alexnet-owt-4df8aa71.pth,
}class AlexNet(nn.Module):def __init__(self, num_classes1000):super(AlexNet, self).__init__()self.features nn.Sequential(nn.Conv2d(3, 64, kernel_size11, stride4, padding2),nn.ReLU(inplaceTrue),nn.MaxPool2d(kernel_size3, stride2),nn.Conv2d(64, 192, kernel_size5, padding2),nn.ReLU(inplaceTrue),nn.MaxPool2d(kernel_size3, stride2),nn.Conv2d(192, 384, kernel_size3, padding1),nn.ReLU(inplaceTrue),nn.Conv2d(384, 256, kernel_size3, padding1),nn.ReLU(inplaceTrue),nn.Conv2d(256, 256, kernel_size3, padding1),nn.ReLU(inplaceTrue),nn.MaxPool2d(kernel_size3, stride2),)self.classifier nn.Sequential(nn.Dropout(),nn.Linear(256 * 6 * 6, 4096),nn.ReLU(inplaceTrue),nn.Dropout(),nn.Linear(4096, 4096),nn.ReLU(inplaceTrue),nn.Linear(4096, num_classes),)def forward(self, x):x self.features(x)x x.view(x.size(0), 256 * 6 * 6) #进行展平x self.classifier(x)return xdef alexnet(pretrainedFalse, model_rootNone, **kwargs):model AlexNet(**kwargs)if pretrained:model.load_state_dict(model_zoo.load_url(model_urls[alexnet], model_root))return model
参考资料
卷积神经网络经典回顾之AlexNet - 知乎https://zhuanlan.zhihu.com/p/61854575724 深度卷积神经网络 AlexNet【动手学深度学习v2】_哔哩哔哩_bilibilihttps://www.bilibili.com/video/BV1h54y1L7oe/?spm_id_from333.337.search-card.all.clickvd_source0dc0c2075537732f2b9a894b24578eedCV-baselinel-AlexNet-06-训练技巧_哔哩哔哩_bilibilihttps://www.bilibili.com/video/BV167411371Y/?spm_id_from333.788.player.switchvd_source0dc0c2075537732f2b9a894b24578eedp6
