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第二周opencv

深度学习-CNN网络改进版LetNet5

深度学习中,经典网络引领一波又一波的技术革命,从LetNet到当前最火的GPT所用的Transformer,它们把AI技术不断推向高潮。

用pytorch构建CNN经典网络模型改进版LetNet5,还可以用数据进行训练模型,得到一个优化的模型。

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LeNet5概述

LeNet诞生后,于1998年改进版本LeNet5,在LeNet初期版本上迭代进化而来。卷积核大小为5x5。

网络结构

输入图像分辨率:32x32 单通道

结构:

7层(不含输入),包括3层卷积层,2层池化层,2层全连接层

(1)卷积层1:5x5 —>输出6个28×28大小的特征图;

(2)池化层1:平均池化层 2x2;

(3)卷积层2:5x5 —>输出16个10x10大小的特征图;

(4)池化层2:2x2

(5)卷积层3:5x5 —>输出120个1x1大小的特征图;

(6)全连接层1 ----> 输出84特征;

(7)全连接层2 ----> 输出

优势与不足

优势:采用CNN自动提取特征,具备卷积神经网络的雏形,网络层级由5层增加为7层,图像尺寸由28x28扩大32x32。

不足:使用了平均池化,一般而言,不如Max-Pooling提取特征具有分类辨识度。

Pytorch实现

以下便是使用Pytorch实现的经典网络结构LeNet5

class LeNet5(nn.Module):
    def __init__(self, num_classes, grayscale=False): 
        """
        num_classes: 分类的数量
        grayscale:是否为灰度图
        """
        super(LeNet5, self).__init__()

        self.grayscale = grayscale
        self.num_classes = num_classes

        if self.grayscale: # 可以适用单通道和三通道的图像
            in_channels = 1
        else:
            in_channels = 3

        # 卷积神经网络
        self.features = nn.Sequential(
            nn.Conv2d(in_channels, 6, kernel_size=5),
            nn.ReLU(),
            nn.MaxPool2d(kernel_size=2),
            nn.Conv2d(6, 16, kernel_size=5),
            nn.ReLU(),
            nn.MaxPool2d(kernel_size=2)   # 原始的模型使用的是 平均池化
        )
        # 分类器
        self.classifier = nn.Sequential(
            nn.Linear(16*5*5, 120),  # 这里把第三个卷积当作是全连接层了
            nn.ReLU(),
            nn.Linear(120, 84), 
            nn.ReLU(),
            nn.Linear(84, num_classes)
        )

    def forward(self, x):
        x = self.features(x) # 输出 16*5*5 特征图
        x = torch.flatten(x, 1) # 展平 (1, 16*5*5)
        logits = self.classifier(x) # 输出 10
        probas = F.softmax(logits, dim=1)
        return logits, probas

大家可以和LetNet对照差异,也可以一窥DeepLearning技术的突破点。

后来CNN网络结构不断发展,为深度学习在计算机视觉的蓬勃发展奠定基础。

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