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)。单说{pinyin:shuō}图片识别:
这里面的大数据就是已知的输入(图片)和(练:hé)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【pinyin:bié】)。
可以[读:yǐ]分为以下几步:
第一步{pinyin:bù}:数据的预处理。
图片是(练:shì)由一个一个的像素组成的de ,就拿入门的案例说吧,MNIST数据集,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【读:xiàng】这样:
总共有【拼音:yǒu】60000张这样的图片{练:piàn},而图片piàn 的标签(也就是结果)也是已知的(0~9),那么设输入为x输出为y,
计算机是无法读懂图片的,所以我们要将图片转换成计《繁:計》算机所能认识的【拼音: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相应【pinyin:yīng】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《繁体:榘》阵)。这(繁:這)里的x是28×28×1,这个1表示的是单通道,也就是只有一种颜色。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《繁体:數》字,0~9。
有些算法还会降x,y进行归一化,也就《练:jiù》是转换为0~1之间的矩阵、数字。
第二[练:èr]步:抽取特征。
卷积(特征提取)的具体计《繁:計》算方法:
其中input为输入,filter叫做卷积核(暂且理解为滤波器),output叫做特征图,特征图的个数和filter的个数是相同的(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。这里的W是我们最终要训练出来的。
计算方法(读:fǎ):
w0与x蓝色区域做内[繁体:內]积(对应位置相乘后相加):
f1第1层【练:céng】 = 0×1 0×1 0×1 0×-1 1×-1 1×0 0×-1 1×1 1×0 = 0
f1第2层céng = 0×-1 0×-1 0×1 0×-1 0×1 1×0 0×-1 2×1 2×0 = 2
f1第3层 = 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
这里的{练:de}b =1
那么输出(chū)的得分值就为f1 f2 f3 b = 0 2 0 1 =3
幸运飞艇最右边绿色的矩阵第1行,第1列liè ,就是3
将卷(繁体:捲)积核在输入矩阵滑动,
同理可以[拼音:yǐ]计算
这里的输出《繁体:齣》叫做特征图。
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(pinyin:zuò)激活函数),这层叫作卷积层。
这里只(繁体:祇)是一层,大型数据集(输入很多的情况)一层是不够的,需要很多{拼音:duō}层,输入-卷(juǎn)积-输出-卷积-输出........。
比如澳门巴黎人VGG-16,就有16个gè 卷积层。
进一步浓缩叫做[zuò]池化层。
同样有一个filter,将特征图进行MAX(取最大值《拼音:zhí》)或者MEAN(取均值),进一步浓缩特《tè》征。
浓缩完特征之后,接{读:jiē}着后面的层叫做全连接层。
就是将权重[拼音:zhòng]参数W(矩阵),分别【bié】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,如果池化完成的结果是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。
以上最重(读:zhòng)要的就是要求W,也就是最前边说的,根据大数据找规律。
第三步《pinyin:bù》:参数更新
那nà 么还有问题,W是多少谁知道?
没人知道{练:dào},这里是根据计算机一步一步的试出来的,
先随机{练:jī}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(拼音:chà)距在我们可以接受的范围内,那么就可以认为,由权重参数W生成的《pinyin:de》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zhěng W,使得差值沿着导数的方向{练:xiàng}前进,最终达到极小值点。
这时候得到的W就是我{练:wǒ}们最终要的结果了。
第四步:利{lì}用参数
既然得到了W,我们就可以利(pinyin:lì)用这个W,将一《pinyin:yī》个未知结果的x输入,从(繁:從)而得到通过W计算出的y,这个y就是图片识别的结果。
现在有很多的开(繁:開)源深【pinyin:shēn】度学习框架{练:jià},是各大著名公司封装好的函数(已经造好的轮子),
以下是一个卷积神经网《繁:網》络{繁:絡}识别MNIST的小例子(基于google深度【读:dù】学习框架TensorFlow):
只是经过了21次的参数更新,最终的识【shí】别准确率在99%以上。
输出澳门威尼斯人结果《pinyin:guǒ》:
Extracting MNIST_data/train-images-idx3-ubyte.gz
Extracting MNIST_data/train-labels-idx1-ubyte.gz
Extracting MNIST_data/t10k-labels-idx1-ubyte.gz
第0次迭代,测试集准(繁:準)确率是0.7688
第1次迭代,测试集准(繁体:準)确率是0.7831
第2次迭{pinyin:dié}代,测试集准确率是0.8829
第3次迭代,测试《繁:試》集准确率是0.8883
第4次cì 迭代,测试集准确率是0.889
第5次迭代,测试集准确率(lǜ)是0.8919
第6次迭代,测试集准确[拼音:què]率是0.8908
第7次迭代,测试(繁体:試)集准确率是0.893
第8次迭代,测[繁:測]试集准确率是0.894
第9次迭代,测试【pinyin:shì】集准确率是0.8949
第10次迭代,测试集准确率是(pinyin:shì)0.8927
第11次迭代,测试集准确率《pinyin:lǜ》是0.8935
第12次迭代,测试集准确率是【pinyin:shì】0.8948
第13次迭代(拼音:dài),测试集准确率是0.9873
第14次迭代,测试集准娱乐城确《繁:確》率是0.9881
第15次迭代,测试集准确率是(shì)0.9864
第16次迭代,测(繁体:測)试集准确率是0.9885
第17次迭代,测试集准确率是(练:shì)0.9906
第18次迭代,测[繁:測]试集准确率是0.9876
第19次迭代,测[繁:測]试集准确率是0.9884
第20次迭代,测(繁:測)试集准确率是0.9902
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