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(拼音:shuō)图片识别:
这里面的大数据就(练:jiù)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(图片识别)。
可以分为以[pinyin:yǐ]下几步:
第一步:数据的预yù 处理。
图片是由一(拼音:yī)个一个的像素组成的,就拿入门的案例说吧,MNIST数据集,是(练:shì)一个手写数字的数据集,每一张图片都是由28×28个像{练:xiàng}素点形成的。
就像这(繁体:這)样:
总共有60000张这样[繁体:樣]的图(读:tú)片,而图片的标签(也就是结果)也是已知的(0~9),那么设输入为x输出为y,
计算机是无法读懂图片的,所以我们要将图片转换成计算机所《pinyin:suǒ》能认识《繁体:識》的东东。
矩阵(繁体: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[繁体:種]颜色。如果是{shì}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。
娱乐城y就是一(读:yī)个数字,0~9。
有些算法还会降x,y进行归一化,也就是{shì}转换为0~1之间的矩阵、数字。
第二步:抽取特征[繁:徵]。
卷积(特征提(直播吧读:tí)取)的具体计算方法:
其中input为输入,filter叫做卷《繁:捲》积核(暂且理解为(繁:爲)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(拼音:yǐ)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蓝色区域做内积(对(繁:對)应位置相乘后相加):
f1第1层 = 0×1 0×1 0×1 0×-1 1×-1 1×0 0×-1 1×1 1×0 = 0
f1第2层{pinyin:céng} = 0×-1 0×-1 0×1 0×-1 0×1 1×0 0×-1 2×1 2×0 = 2
f1第3层(读:céng) = 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
这里的(练:de)b =1
那么输出(繁体:齣)的得分值就为f1 f2 f3 b = 0 2 0 1 =3
最右边绿色的矩《繁体:榘》阵第1行,第1列,就是3
将卷积核在输入[rù]矩阵滑动,
同《繁体:衕》理可以计算
这里的输出叫做特征(繁:徵)图。
这里就可以看出,经过卷积核Filter(滤波器),将图片浓缩[繁:縮]了,浓缩之后,再进行一次非线性的处理,用一些非(pinyin:fēi)线性的函数将线性结果非线性化(叫做激活函数),这层叫作卷积层。
这里只是一层,大型数据[繁体:據]集(输入很多的情qíng 况)一层是不够的,需要很多层,输入-卷积-输出-卷积-输出........。
比如《rú》VGG-16,就有16个卷积层。
进[繁:進]一步浓缩叫做池化层。
同样有一个filter,将特征图[拼音:tú]进行MAX(取最大值zhí )或者MEAN(取均值),进一步浓(繁:濃)缩特征。
浓缩完特征之后,接着后(繁体:後)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,得到最终的分类结[繁体:結]果比如前边所说的0~9的手写字体,要分10个类别,如果池(拼音:chí)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【读:zuì】重要的就是要求W开云体育,也就是最前边说的,根据大数据找规律。
澳门新葡京第三步:参数更新xīn
那(拼音:nà)么还有问题,W是多少谁知道?
没[拼音: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,那么就可以认为,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(shì)对损失函数求导数,调整[pinyin:zhěng]W,使得差值沿着导数的方向前(pinyin:qián)进,最终达到极小值点。
这时候{练:hòu}得到的W就是我们最终要的结果了。
第四步《pinyin:bù》:利用参数
既然得到了W,我们就可以利用这个W,将一个未(拼音:wèi)知结果的x输入,从而得[拼音:dé]到通过(guò)W计算出的y,这个y就是图片识别的结果。
现在有很多的开源深度学习框架,是各大(dà)著名公司《pinyin:sī》封装好的函数(已经造好(拼音:hǎo)的轮子),
以下是一个卷(繁:捲)积神经网络识别MNIST的小例{pinyin:lì}子(基于google深度学习框架TensorFlow):
只是经过了21次的参数更新,最终(繁:終)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
第0次迭代,测试集《jí》准确率是0.7688
第1次迭代,测试集准《繁:準》确率是0.7831
第2次迭(dié)代,测试集准确率是0.8829
第3次(cì)迭代,测试集准确率是0.8883
第4次迭代,测试集准(读:zhǔn)确率是0.889
第5次迭代,测试集准确率《拼音:lǜ》是0.8919
第6次迭代,测[繁体:測]试集准确率是0.8908
第7次(拼音:cì)迭代,测试集准确率是0.893
第8次迭代(dài),测试集准确率是0.894
第9次迭代,测试集jí 准确率是0.8949
第10次迭代,测[繁体:測]试集准确率是0.8927
第11次迭代,测试集准确[繁:確]率是0.8935
第12次迭代,测试集准{练:zhǔn}确率是0.8948
第13次迭代{dài},测试集准确率是0.9873
第14次迭代,测试集准确率《练:lǜ》是0.9881
第15次迭代,测【练:cè】试集准确率是0.9864
第16次《pinyin:cì》迭代,测试集准确率是0.9885
第17次迭【pinyin:dié】代,测试集准确率是0.9906
第18次迭代,测试集准[拼音:zhǔn]确率是0.9876
第19次迭代,测试集准确(拼音:què)率是0.9884
第20次迭代,测试集准确率[练:lǜ]是0.9902
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