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深度学习系列(二)卷积神经网络模型(从LeNet-5到Inception V4)

卷积神经网络上目前深度学习应用在图像处理和自然语言处理的非常具有代表性的神经网络,其经历了不断的优化发展,性能越来越强。在图像处理、计算机视觉领域的应用包括图像特征提取、目标分类、目标分割、目标识别等。相比于传统的神经网络需要将一定的特征信息作为输入,卷积神经网络可以直接将原始图像或经过预处理之后的图像作为网络模型的输入,一个卷积神经网络通常包括输入输出层和多个隐藏层,隐藏层通常包括卷积层和RELU层(即激活函数)、池化层、全连接层和归一化层等。卷积神经网络中有三个基本的概念:局部感受野(Local Receptive Fields)、共享权值(Shared Weights)、池化(Pooling)。 (1)局部感受野。对于全连接式的神经网络,图像的每一个像素点连接到全连接的每一个神经元中,造成大量的计算量,而卷积神经网络则是把每一个卷积核的点只连接到图像的某个局部区域,从而减少参数量。 (2)共享权值。在卷积神经网络的卷积层中,神经元对应的权值是相同的,由于权值相同,因此可以减少训练的参数量。 (3)池化。类似于人的视觉观察物体原理,关注点由大到小,首先输入图像往往都比较大,在卷积过程中通过不断提取特征,并且经过池化操作来对图像进行缩小,同时提取低阶和高阶的抽象特征信息。 卷机的原理和各种卷积的变种在之前的文章里提过。(深度学习系列(一)常见的卷积类型)

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『 论文阅读』U-Net Convolutional Networks for Biomedical Image Segmentation

普遍认为,深度网络的成功培训需要数千个带注释的训练样本。在本文中,提出了一种网络和培训策略,依靠强大的数据增强功能(data augmentation)更有效地使用可用的注释示例。该体系结构包括捕捉上下文的收缩路径(contracting path)和实现精确定位的对称扩展路径(symmetric expanding path)。表明,这种网络可以从非常少的图像端对端地进行训练,并且在ISBI对电子微观堆栈中的神经结构进行分割的挑战方面优于先前的最佳方法(滑动窗口卷积网络)。使用透射光显微镜图像(相差和DIC)训练的相同网络,我们在这些类别中赢得了ISBI 2015细胞跟踪挑战赛并有大幅度提升。而且,网络速度很快。在最近的GPU上,512x512图像的分割需要不到一秒的时间。Caffe实现和模型见http://lmb.informatik.uni-freiburg.de/people/ronneber/u-net。

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