深度網路VGG理解

2021-08-20 01:57:44 字數 1877 閱讀 7985

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ilsvrc 2014的第二名是karen simonyan和 andrew zisserman實現的卷積神經網路,現在稱其為

vggnet

。它主要的貢獻是展示出網路的深度是演算法優良效能的關鍵部分。

他們最好的網路包含了16個卷積/全連線層。網路的結構非常一致,從頭到尾全部使用的是3x3的卷積和2x2的匯聚。他們的

預訓練模型

是可以在網路上獲得並在caffe中使用的。

vggnet不好的一點是它耗費更多計算資源,並且使用了更多的引數,導致更多的記憶體占用(140m)。其中絕大多數的引數都是來自於第乙個全連線層。

後來發現這些全連線層即使被去除,對於效能也沒有什麼影響,這樣就顯著降低了引數數量。

目前使用比較多的網路結構主要有resnet(152-1000層),goolenet(22層),vggnet(19層)。大多數模型都是基於這幾個模型上改進,採用新的優化演算法,多模型融合等,這裡

重點介紹vgg。

vgg是在從alex-net發展而來的網路。主要修改一下兩個方面:

1,在第乙個卷基層層使用更小的filter尺寸和間隔(3*3); 2,在整個和multi-scale上訓練和測試。

3*3 

filter:

引入cs231n上面一段話:

幾個小濾波器卷積層的組合比乙個大濾波器卷積層好:

假設你一層一層地重疊了3個3x3的卷積層(層與層之間有非線性啟用函式)。在這個排列下,第乙個卷積層中的每個神經元都對輸入資料體有乙個3x3的視野。

第二個卷積層上的神經元對第乙個卷積層有乙個3x3的視野,也就是對輸入資料體有5x5的視野。同樣,在第三個卷積層上的神經元對第二個卷積層有3x3的視野,

也就是對輸入資料體有7x7的視野。假設不採用這3個3x3的卷積層,二是使用乙個單獨的有7x7的感受野的卷積層,那麼所有神經元的感受野也是7x7,但是就有一些缺點。

首先, 多個卷積層與非線性的啟用層交替的結構,比單一卷積層的結構更能提取出深層的更好的特徵。其次,假設所有的資料有c個通道,那麼單獨的7x7卷積層將會包含

7*7*c=49c2個引數,

而3個3x3的卷積層的組合僅有個3*(3*3*c)=27c2個引數。直觀說來,最好選擇帶有小濾波器的卷積層組合,而不是用乙個帶有大的濾波器的卷積層。前者可以表達出輸入資料中更多個強力特徵,

使用的引數也更少。唯一的不足是,在進行反向傳播時,中間的卷積層可能會導致占用更多的記憶體。

1*1 filter: 作用是在不影響輸入輸出維數的情況下,對輸入線進行線性形變,然後通過relu進行非線性處理,增加網路的非線性表達能力。 pooling:2*2,間隔s=2。

本文是有5個max-pooling層,所以是5階段卷積特徵提取。每層的卷積個數從首階段的64個開始,每個階段增長一倍,直到達到最高的512個,然後保持。

原文:下圖為vgg-19結構圖:

雖然vgg比alex-net有更多的引數,更深的層次;但是vgg只需要很少的迭代次數就開始收斂,原因:

1:深度和小的濾波器尺寸起到了隱士規則化作用。

2:一些層的pre-initialisation

pre-initialisation:網路a的權值w~(0,0.01)的高斯分布,bias為0;由於存在大量的relu函式,不好的權值初始值對於網路訓練影響較大。

為了繞開這個問題,作者現在通過隨機的方式訓練最淺的網路a;然後在訓練其他網路時,把a的前4個卷基層(感覺是每個階段的以第一卷積層)

和最後全連線層的權值當做其他網路的初始值,未賦值的中間層通過隨機初始化。

深度卷積神經網路VGG 學習筆記

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import tensorflow as tf 卷積函式 def conv2d x,w,b,strides 1 x tf.nn.conv2d x,w,strides 1,strides,strides,1 padding same x tf.nn.bias add x,b return tf.nn....

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