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卷积神经网络表征可视化研究综述(1)

近年来, 深度学习在图像分类、目标检测及场景识别等任务上取得了突破性进展, 这些任务多以卷积神经网络为基础搭建识别模型, 训练后的模型拥有优异的自动特征提取和预测性能, 能够为用户提供“输入–输出”形式的端到端解决方案. 然而, 由于分布式的特征编码和越来越复杂的模型结构, 人们始终无法准确理解卷积神经网络模型内部知识表示, 以及促使其做出特定决策的潜在原因. 另一方面, 卷积神经网络模型在一些高风险领域的应用, 也要求对其决策原因进行充分了解, 方能获取用户信任. 因此, 卷积神经网络的可解释性问题逐渐受到关注. 研究人员针对性地提出了一系列用于理解和解释卷积神经网络的方法, 包括事后解释方法和构建自解释的模型等, 这些方法各有侧重和优势, 从多方面对卷积神经网络进行特征分析和决策解释. 表征可视化是其中一种重要的卷积神经网络可解释性方法, 能够对卷积神经网络所学特征及输入–输出之间的相关关系以视觉的方式呈现, 从而快速获取对卷积神经网络内部特征和决策的理解, 具有过程简单和效果直观的特点. 对近年来卷积神经网络表征可视化领域的相关文献进行了综合性回顾, 按照以下几个方面组织内容: 表征可视化研究的提起、相关概念及内容、可视化方法、可视化的效果评估及可视化的应用, 重点关注了表征可视化方法的分类及算法的具体过程. 最后是总结和对该领域仍存在的难点及未来研究趋势进行了展望.

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CNN实现“读脑术”,成功解码人脑视觉活动,准确率超50%

【新智元导读】研究人员开发出以人脑为模型的深度学习算法,来破解人类大脑。相关研究发表在最新一期Cerebral Cortex,研究人员构建了一个大脑如何解码信息的模型,根据参与者的大脑活动,该模型能够以50%的精确度预测她所看到的东西。 人工智能让我们离科幻小说里的“读脑机器”更近了一步。现在,研究人员开发出以人脑为模型的深度学习算法,来破解人类大脑。首先,他们建立了一个大脑如何解码信息的模型。三名女性花费了数小时观看几百条短视频,功能性核磁共振机器测量了视觉皮层和其他地方的活动信号。一个用于图像处理的人工

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【新智元干货】计算机视觉必读:目标跟踪、网络压缩、图像分类、人脸识别等

【新智元导读】深度学习目前已成为发展最快、最令人兴奋的机器学习领域之一。本文以计算机视觉的重要概念为线索,介绍深度学习在计算机视觉任务中的应用,包括网络压缩、细粒度图像分类、看图说话、视觉问答、图像理解、纹理生成和风格迁移、人脸识别、图像检索、目标跟踪等。 网络压缩(network compression) 尽管深度神经网络取得了优异的性能,但巨大的计算和存储开销成为其部署在实际应用中的挑战。有研究表明,神经网络中的参数存在大量的冗余。因此,有许多工作致力于在保证准确率的同时降低网路复杂度。 低秩近似

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EEGNet:一个小型的卷积神经网络,用于基于脑电的脑机接口

脑机接口(BCI)利用神经活动作为控制信号,可以与计算机直接通信。这种神经信号通常从各种研究充分的脑电图(EEG)信号中选择。对于给定的脑机接口(BCI)范式,特征提取器和分类器是针对其所期望的脑电图控制信号的不同特征而定制的,这限制了其对特定信号的应用。卷积神经网络(Convolutional neural networks, CNNs)已被用于计算机视觉和语音识别中进行自动特征提取和分类,并成功地应用于脑电信号识别中;然而,它们主要应用于单个BCI范例,因此尚不清楚这些架构如何推广到其他范例。在这里,我们想问的是,我们是否可以设计一个单一的CNN架构来准确地分类来自不同BCI范式的脑电图信号,同时尽可能小型的方法。在这项工作中,我们介绍了EEGNet,一个小型的卷积神经网络为基于脑电图的BCI。我们介绍了深度卷积和可分离卷积的使用来构建脑电图特定模型,该模型封装了众所周知的脑机接口脑电图特征提取概念。我们比较了EEGNet,包括被试内和跨被试分类,以及目前最先进的四种BCI范式:P300视觉诱发电位、错误相关负波(ERN)、运动相关皮层电位(MRCP)和感觉运动节律(SMR)。我们表明,当在所有测试范例中只有有限的训练数据可用时,EEGNet比参考算法更好地泛化,并取得了相当高的性能。此外,我们还演示了三种不同的方法来可视化训练过的EEGNet模型的内容,以支持对学习到的特征的解释。意义:我们的结果表明,EEGNet足够鲁棒,可以在一系列BCI任务中学习各种各样的可解释特征。本文发表在Journal of Neural Engineering杂志。

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通过部分感知深度卷积网络进行人脸特征点定位

人脸特征点定位是一个非常具有挑战性的研究课题。由于纹理和形状的不同,不同人脸特征点的定位精度差异很大。但大多数现有的方法不能考虑特征点的部分位置。 为了解决这个问题,文章提出一个新颖的用深度卷积神经网络(CNN)端到端的回归框架。深度结构首先通过所有特征点编码图像到特征图上;然后这些特征被送到两个单独子网络模型中去回归轮廓特征点和内部特征点。最后在300-W基准数据集上评估,并证明所提出的深度框架实现了最先进的结果。 主要一些贡献: 提出一个新颖的端到端回归CNN模型用于人脸特征点定位,其通过组合一个轮廓子

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