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)。单说图(繁:圖)片识别:
这里面的大数据就是已知的输澳门威尼斯人入(图片)和已知的结果(图片的《练:de》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)。
可以分为以下几步(bù):
第一步{pinyin:bù}:数据的预处理。
图片是由一个一个的像素组成的,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。
就像这样(yàng):
总《繁:總》共有【yǒu】60000张这样的图片,而图(繁:圖)片的标签(也就是结果)也是已知的(0~9),那么设输入为x输出为y,
计[繁体:計]算机是无法读懂图片(读:piàn)的,所以我们要将图片转换成计算机所能认识的东东。
矩阵《繁:陣》:
x就是一个28×28的矩阵每一个点表示图片中相应位置的《de》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{拼音:de}是RGB三个颜色通道。
y就是{拼音:shì}一个数字,0~9。
有些算法还会降x,y进行归一化,也就是转换为0~1之间的矩阵(繁体:陣)、数字。
第二步:抽取(qǔ)特征。
卷积(特征提取)的具(读:jù)体计算方法:
其中input为输入,filter叫做卷积核(暂且理解为滤波器),output叫(jiào)做特征图,特征图的个数和filter的个数[拼音:shù]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【练:zuì】终要训练出来的。
计算方(读:fāng)法:
w0与x蓝色区域做内积(对应位(练:wèi)置相乘后相加):
f1第1层(céng) = 0×1 0×1 0×1 0×-1 1×-1 1×0 0×-1 1×1 1×0 = 0
f1第2层 = 0×-1 0×-1 0×1 0×-1 0×1 1×0 0×-1 2×1 2×0 = 2
f1第3层[繁: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分函[拼音:hán]数:f(x,w) = wx b
这[繁体:這]里的b =1
那么(繁体:麼)输出的得分值就为f1 f2 f3 b = 0 2 0 1 =3
最右边【练:biān】绿色的矩阵第1行,第1列,就是3
将卷积核(读:hé)在输入矩阵滑动,
同理可《读:kě》以计算
这【zhè】里的输出叫做特征图。
这里就可以看出,经过卷积核Filter(滤波器),将图片浓缩{繁体:縮}了,浓缩之后,再进行一次非线性的(读:de)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[练:hán]数),这层叫作卷积层。
这里只是一层,大型数据集(输入很多的情况)一【yī】层是不够的,需要很多层,输入-卷积-输出-卷【juǎn】积-输出........。
比如VGG-16,就有16个卷积(繁体:積)层。
进一步浓缩叫做池化[读:huà]层。
同样有《pinyin:yǒu》一个filter,将特征图进行MAX(取(练:qǔ)最大值)或(拼音:huò)者MEAN(取均值),进一步浓缩特征。
浓缩完特tè 征之后,接着后面的层叫做全连接层。
就是将权重参数W(矩阵),分别乘以池化完成的结果,得《dé》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[繁:彆],如果池化完成的结果是1×64,那么全连接[读:jiē]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。
以上最重要的就是要求W,也就是最前边说的,根【练:gēn】据大数据找规律。
第三步《拼音:bù》:参数更新
那么还有问题,W是多少谁知【zhī】道?
没【méi】人知道,这里是根据计算机一步一步的试出来的,
先随机的给出一组W,算出结果Y1,利用[练:yòng]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[yuè]来越小,当差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(de)Y1可以对输入x进行预测和分类。
那么如何让损(读:sǔn)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(读:de)方向前进,最终达到极小值点。
这时候(pinyin:hòu)得到的W就是我们最终要的结果了。
第四步:利lì 用参数
既然《pinyin:rán》得到了[繁:瞭]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(拼音:shí)别的结果。
现在有很多的开源深度学习框架,是各大著名公司封装好的[de]函数(已经造好[练:hǎo]的轮子),
以下是一个卷积神经网络识别MNIST澳门永利的小例子(基jī 于google深度学习框架TensorFlow):
只是经过[繁:過]了21次的参数更新,最终的识别准确率在99%以上。
输出结{繁:結}果:
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
第0次迭代,测试集准[繁:準]确率是0.7688
第1次迭代(拼音:dài),测试集准确率是0.7831
第2次澳门新葡京迭代,测试集准(繁体:準)确率是0.8829
第3次迭代,测(cè)试集准确率是0.8883
第4次迭代,测试集准确[繁体:確]率是0.889
第5次迭代,测试{练:shì}集准确率是0.8919
第6次(cì)迭代,测试集准确率是0.8908
第7次迭代,测试[繁:試]集准确率是0.893
第8次迭代,测试集jí 准确率是0.894
第9次迭{dié}代,测试集准确率是0.8949
第10次迭代,测试澳门新葡京集准确率是(读:shì)0.8927
第11次迭(dié)代,测试集准确率是0.8935
第12次迭代[练:dài],测试集准确率是0.8948
第13次澳门新葡京迭代,测试集准确率是[shì]0.9873
第14次迭代,测试集准确《繁:確》率是0.9881
第15次迭(拼音:dié)代,测试集准确率是0.9864
第16次迭代,测试集准确率是【pinyin:shì】0.9885
第17次迭代,测试集准确率(练:lǜ)是0.9906
第18次迭代,测试shì 集准确率是0.9876
第19次迭代,测试集准(繁体:準)确率是0.9884
第20次迭代,测试集准(繁体:準)确率是0.9902
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