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CNN中权值共享理解

CNN中权值共享理解

作者: Jeofu | 来源:发表于2016-12-30 21:45 被阅读0次

    第一步,针对一个神经元,一幅640*360图像,一个神经元要对应640*360个像素点,即一个神经元对应全局图像,全连接的话一个神经元就有640*360个参数;

    第二步,然而,图像的空间联系是局部的,就像人是通过一个局部的感受野去感受外界图像一样,每一个神经元都不需要对全局图像做感受,每个神经元只感受局部的图像区域,然后在更高层,将这些不同局部的神经元综合起来就可以得到全局信息。假如每个局部感受野10*10,每个局部感受野只需要和10*10的局部图像连接,这样一个神经元就只需要10*10个参数;

    第三步,全局图像是640*360,但局部图像只有10*10大小,10*10个参数只针对局部图像,如果全局图像中各个局部图像之间权值共享的话,即10*10个参数在不同局部图像上参数应用相同的话,则在全局图像上通过全局共享则只需要10*10个参数;

    第四步,10*10个参数只针对一个神经元,要是有100万个神经元,则需要100万*10*10个参数,神经元多后,参数还是太大,如果每个神经元的这10*10个参数相同呢,这样就还是只需要10*10参数,因而经过局部感受野到权值共享再到每个神经元的10*10个参数相同,不管图像多大,不管每层神经元个数多少,而两层间连接还是只需要求解10*10个参数;

    第五步,由于只有一个滤波器,只提取了一种特征,特征也太少了。一种滤波器也就是一种卷积核就是提取图像一种特征,例如某个方向的边缘。那么我们需要提取不同特征怎么办,多加几个滤波器不就行了。假设我们加到100种滤波器,每种滤波器的参数不一样,表示提取输入图像不同特征,例如不同边缘。这样不同滤波器去卷积图像就得到不同特征的放映,我们称之为Feature Map,所以100中卷积核就有100个Feature Map,这100个Feature Map就组成了一层神经元。我们这一层有多少个参数到这时候就明了吧,100种卷积核  *   每种卷积核100个参数  = 100 * 100 = 10000个参数。

    最后,刚才说每一个隐藏层的参数个数和隐藏层的神经元个数无关,只和滤波器大小和滤波器种类数有关,那么隐藏层的神经元个数怎么确定呢?它和原图像,也就是输入的大小(神经元个数)、滤波器的大小和滤波器在图像中的滑动步长都有关!假如我的图像是1000*1000像素的,而滤波器大小是10*10,假设步长为10,即滤波器没有重叠,这样隐藏层的神经元个数就是 1000 * 1000 / (10*10) = 100*100个神经元(如果步长为8,卷积核会重叠2个像素)。这只是一种滤波器,也就是一个Feature Map的神经元个数哦,如果100个Feature Map就是100倍了,

    需要注意一点,上面的讨论都没有考虑每个神经元的偏置部分,所以权值个数需要加1,这也是同一种滤波器共享。如滤波器10*10,卷积核个数6,则参数个数为:

    (10*10 +1) * 6 = 606.

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