TensorFlow2 Python深度学习 - 卷积神经网络(CNN)介绍

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课程介绍

本课程主要讲解基于TensorFlow2的Python深度学习知识,包括深度学习概述,TensorFlow2框架入门知识,以及卷积神经网络(CNN),循环神经网络(RNN),生成对抗网络(GAN),模型保存与加载等。

TensorFlow2 Python深度学习 - 卷积神经网络(CNN)介绍

卷积神经网络(CNN, Convolutional Neural Network)是深度学习中一种非常重要的神经网络结构,特别适用于图像处理和计算机视觉任务。它通过模拟人类视觉系统的工作方式,能够自动地从原始数据中提取特征并进行分类。

CNN的基本概念

CNN的结构通常包括以下几层:

  1. 卷积层(Convolutional Layer):这是CNN的核心层。它通过卷积操作提取输入数据中的特征图(feature map)。卷积层通过使用卷积核(滤波器)扫描输入图像,学习图像的局部特征。

  2. 激活函数(Activation Function):卷积操作后,通常会接一个非线性激活函数,常用的激活函数是ReLU(Rectified Linear Unit),它帮助网络学习更复杂的特征。

  3. 池化层(Pooling Layer):池化层通常在卷积层后面,用来降低特征图的尺寸,从而减少计算量和防止过拟合。常用的池化操作是最大池化(Max Pooling),它取一个区域内的最大值。

  4. 全连接层(Fully Connected Layer):经过卷积和池化操作后,提取的特征图会被"展开"并传递到全连接层。全连接层的作用是将卷积层提取到的高维特征映射到最终的分类结果。

  5. 输出层(Output Layer):这是网络的最后一层,通常使用Softmax激活函数进行多类分类,输出概率分布。

卷积神经网络的优点

  • 局部连接:卷积层通过小尺寸的卷积核扫描输入图像,只关注局部区域,减少了参数的数量,使得模型更加高效。
  • 权重共享:在卷积层中,卷积核的权重在整个图像上共享,这大大减少了网络参数的数量,同时提高了模型的泛化能力。
  • 自动特征提取:CNN能够自动从数据中学习和提取特征,避免了手工特征设计的繁琐过程。
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