人工智能与模式识别《繁:彆》相关内容

2025-03-16 15:08:58Biological-SciencesScience

AI人工智能技术是通过怎样的方式实现人脸识别和图片识别的?用通俗的话总的来说,就是利用大数据抽取规律,再利用规律去预测(回归)、分类、聚类未知的输入,得到输出(结果)。单说图片识别:这里面的大数据就是已知的输入(图片)和已知的结果(图片的标签),抽取规律也就是相应的算法(卷及神经网络),预测、分类、聚类就是得到图片的结果(图片识别)

AI人工智能技术是通过怎样的方式实现人脸识别和图片识别的?

用通俗的话总的来说,就是利用大数据抽取规律,再利用规律去预测(回归)、分类、聚类未知的输入,得到输出(结果)。

单《繁:單》说皇冠体育图片识别:

这里面的大数据就是已知的输入(图片)和已知的结果(图片的标签),抽取规律也就是相应的算法(卷及神经网络),预测、分类、聚类就是得到[练:dào]图片的结果(图片(练:piàn)识别)。

可【pinyin:kě】以分为以下几步:

第一步:数据的预处理(拼音:lǐ)。

图片是由一个一个的【拼音:de】像素组成的,就拿入门的案例说吧,MNIST数{练:shù}据集,是一个手写数字的数据集,每一张图片都是由28×28个像素点形成的。

就像[pinyin:xiàng]这样:

总共有60000张这样(yàng)的图片,而图片的标签(也就是结果)也是已知的(0~9),那么设输shū 入[读:rù]为x输出为y,

计算机是{练:shì}无法读懂图片的,所以我们要将图片转换成计算机所能认识的{练:de}东东。

矩{pinyin:jǔ}阵:

x就是一个28×28的矩阵每一个点表示图片中【pinyin:zhōng】相应位置的灰度。有的神经网络为了更简化的计算,将28×28 的矩阵,转换为一个1×784的向量(一维矩阵)。这里的x是28×28×1,这个1表示的是单通道,也就是[拼音:shì]只有一种颜色。如果是彩色图片的话,那么就应该是28×28×3,这个3表示的是RGB三个颜色通道。

y就是一个数字{练:zì},0~9。

有些算法还会降皇冠体育x,y进行归一化,也就是转换为(繁体:爲)0~1之间的矩阵、数字。

第二步:抽取特征(繁:徵)。

卷积(特征提取)的{读:de}具体计算方法:

其中input为输入,filter叫做卷积核(暂且理解《jiě》为滤波器),output叫做特征图,特征图的个数和filter的个数是相同[繁体:衕]的(filter W0、filter W1)。既然是矩阵,那么可以设中间的参数是W,于是就有Wx b = output。这zhè 里的W是我们最终要训练出来的。

计jì 算方法:

w0与x蓝色区域做内积(对应位置相乘(chéng)后相加):

f1第娱乐城1层[繁:層] = 0×1 0×1 0×1 0×-1 1×-1 1×0 0×-1 1×1 1×0 = 0

f1第2层[繁:層] = 0×-1 0×-1 0×1 0×-1 0×1 1×0 0×-1 2×1 2×0 = 2

f1第3层(繁体:層) = 0×1 0×0 0×-1 0×0 2×0 2×0 0×1 0×-1 0×-1 = 0

那么根据神经网络得(dé)分函数:f(x,w) = wx b

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这里的【读:de】b =1

那么[繁:麼]输出的得亚博体育分值就为f1 f2 f3 b = 0 2 0 1 =3

最[拼音:zuì]右边绿色的矩阵第1行,第1列,就是3

将卷积核在输入矩阵滑动《繁:動》,

同理可《练:kě》以计算

这里的输出叫jiào 做特征图。

这里就可以看出,经过卷积核Filter(滤(繁:濾)波器),将图片浓缩了,浓缩之后,再进行一次非线性的处理,用一些非线性的函数将线性结果非线性化(叫做激活函数),这层叫jiào 作卷积层。

这里只是一层,大型数据集(输入很多的{pinyin:de}情况)一层是不够的,需要很多层,输入-卷积-输出-卷积【繁体:積】-输《繁体:輸》出........。

比如VGG-16,就有16个卷积《繁体:積》层。

进一步浓(nóng)缩叫做池化层。

同样有一个[繁体:個]filter,将[繁:將]特征图进行MAX(取最大值)或者MEAN(取均值),进一步浓缩特征。

浓缩完特征之后,接着后面的层叫做全[读:quán]连接层。

就是将权重参数W(矩阵),分别乘以池化完成的结果,得到最终的分类结果比如前边所说的0~9的手写字体,要分10个类别,如【拼音:rú】果(练:guǒ)池化完成的结果是1×64,那么全连接层就应该是64×10,最终得到1×10的矩阵,就是分类0~9的结果{guǒ}。

以上最重要的就是要(yào)求W,也就是最前边说的,根据大数据找规律。

第三步{练:bù}:参数更新

那么还有问题(繁:題),W是多少谁知道?

没人知道,这里是根据计算机一步一步的试出来的《de》,

先随机的给出一组W,算出结果Y1,利用已知的x当做输入,用已知的y与y1坐差值,那么Y1-y就会有一个差值,就是预测值和真实值的差值。称作损失函数,有些叫做代价函数。当代价函数最小的时候,预测值Y1和真实值y的差距越来越小,当差距在我们可以接受的范围内,那么就可直播吧以认为(繁体:爲),由权重参数W生成的Y1可以对输入x进行预测和分类。

那么如何让损失函数最小呢?这里并不是求导后求极值点,而是对损失函数求导数,调整W,使得差chà 值沿着导数的方《读:fāng》向前进,最终达到极小值点。

这时候得到的W就是我们最终要的结果了【pinyin:le】。

第四步:利用参(繁:蔘)数

既然得到了W,我们就可以利用这个W,将一个未知结果的x输入,从而得到通过W计算出的y,这个y就是图片识别的结果。

现(繁:現)在有很[读:hěn]多的开源深度学习框架,是各大著名公司封装好的函数(已经造好hǎo 的轮子),

以下【读:xià】是一个卷积神经网络识别MNIST的小例子(zi)(基于google深度学习框架[练:jià]TensorFlow):

只是经过了(繁体:瞭)21次的参数更新,最终的识别准确率在99%以上。

输出结果guǒ :

Extracting MNIST_data/train-images-idx3-ubyte.gz

Extracting MNIST_data/train-labels-idx1-ubyte.gz

Extracting MNIST_data/t10k-images-idx3-ubyte.gz

Extracting MNIST_data/t10k-labels-idx1-ubyte.gz

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第0次迭代,测试集准确率(读:lǜ)是0.7688

第1次迭代[拼音:dài],测试集准确率是0.7831

第2次迭代,测试(繁体:試)集准确率是0.8829

第3次迭代{读:dài},测试集准确率是0.8883

第4次迭[拼音:dié]代,测试集准确率是0.889

第5次迭代,测试集{pinyin:jí}准确率是0.8919

第6次迭代,测试集【拼音:jí】准确率是0.8908

第7次迭代,测试集准确率《练:lǜ》是0.893

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第8次迭代,测(读:cè)试集准确率是0.894

第9次迭【拼音:dié】代,测试集准确率是0.8949

第10次迭代,测试集《拼音:jí》准确率是0.8927

第11次迭代,测试集准确率是[练:shì]0.8935

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第12次迭代(拼音:dài),测试集准确率是0.8948

第13次迭代,测试集准(繁体:準)确率是0.9873

第14次迭代,测[繁:測]试集准确率是0.9881

第15次迭代,测试集准确率【练:lǜ】是0.9864

第16次cì 迭代,测试集准确率是0.9885

第17次迭代,测{练:cè}试集准确率是0.9906

第18次迭代,测试[繁体:試]集准确率是0.9876

第19次《练:cì》迭代,测试集准确率是0.9884

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第20次迭代,测试(繁:試)集准确率是0.9902

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