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人工智能与(繁体:與)模式识别相关内容

2025-03-16 14:41:28Shooter-GamesGames

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{shì}已知的de 输入(图片)和已【pinyin:yǐ】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)。

可以《拼音:yǐ》分为以下几步:

第一步:数据的预处理[练:lǐ]。

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《读:shì》一个手写数(繁:數)字的数据集,每一张图片都是由28×28个[繁:個]像素点形成的。

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就像(xiàng)这样:

总共有60000张这样的图片,而图片的标签(也就是(读:shì)结果)也是已知的(0~9),那《读:nà》么设输《繁:輸》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(拼音:chéng)计算机所[练:suǒ]能认识的东东。

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(读:xiāng)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【tōng】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(读:shì)RGB三个颜色通道。

y就是一个数字【pinyin:zì】,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。

第二步:抽(pinyin:chōu)取特征。

卷积(特征提取)的(pinyin:de)具体计算方法:

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(pinyin:shì)就有Wx b = output。这里的W是我们最终要训练出(繁:齣)来的。

计算方fāng 法:

w0与x蓝色区域【拼音:yù】做内积(对应位置相乘后相加):

f1第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《繁体: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:層] = 0×1 0×0 0×-1 0×0 2×0 2×0 0×1 0×-1 0×-1 = 0

那(拼音:nà)么根据神经网络得分函数:f(x,w) = wx b

这(繁:這)里的b =1

那么输出的得dé 分值就为f1 f2 f3 b = 0 2 0 1 =3

最右边biān 绿色的矩阵第1行,第1列,就是3

将卷(繁体:捲)积核在输入矩阵滑动,

同理可以计[繁体:計]算

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这里的《练:de》输出叫做特征图。

这里就可以看出,经过卷积核Filter(滤波器),将图片浓缩了,浓缩之后,再进行一次非线性的处理,用一些非【拼音:fēi】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)一层是不够的,需要很多层,输入-卷积-输出-卷积-输出........。

比如VGG-16,就(pinyin:jiù)有16个卷积层。

进一步{pinyin:bù}浓缩叫做池化层。

同样有一个filter,将{pinyin:jiāng}特征图进行MAX(取qǔ 最大值)或者MEAN(取均(拼音:jūn)值),进一步浓缩特征。

浓缩完特征之后,接着后面的层叫做{练:zuò}全连接层。

就{jiù}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jǔ 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(练:de),根据大数据找规律。

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第三步:参数更(拼音:gèng)新

那么还有问题,W是多少(拼音:shǎo)谁知道?

没(读: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【读:hán】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{yǐ}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[练:nà]么如何让损失函数最小呢?这里并不是《读:shì》求导后求极值点,而是对损失函数求导数,调整W,使得差值沿着导数的方向《繁:嚮》前进,最终达到极小值点。

这时候得到的W就jiù 是我们最终要的结果了。

第四步:利用《拼音:yòng》参数

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既然得到了W,我们就可以利用这个W,将一个未知(zhī)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[繁:識]别的结果。

现在有很多的开源深度学习框架,是各大{dà}著名公司封装好的函数(已经【繁:經】造好的轮子),

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以下是[练:shì]一个卷积(繁体:積)神经网《繁:網》络识别MNIST的小例子(基于google深度学习框架TensorFlow):

只是经过了21次的参数更新,最终的识别准确率在(读:zài)99%以上。

输出(繁体:齣)结果:

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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(拼音:dié)代,测试集准确率是0.7688

第1次迭世界杯代,测试《繁:試》集准确率是0.7831

第2次迭澳门新葡京代,测试[繁:試]集准确率是0.8829

第3次迭代,测试集准确率是《练:shì》0.8883

第4次迭代,测试集准确率是{pinyin:shì}0.889

第5次迭代,测试集准确【练:què】率是0.8919

第6次迭幸运飞艇{dié}代,测试集准确率是0.8908

第7次迭澳门银河(dié)代,测试集准确率是0.893

第8次迭代,测(拼音:cè)试集准确率是0.894

第9次迭代【dài】,测试集准确率是0.8949

第10次迭代,测《繁:測》试集准确率是0.8927

第11次【pinyin:cì】迭代,测试集准确率是0.8935

第12次迭代,测试集{pinyin:jí}准确率是0.8948

第13次迭代,测试集[练:jí]准确率是0.9873

第14次迭代,测试集准[繁:準]确率是0.9881

第15次迭代,测试集jí 准确率是0.9864

第16次迭代,测试集准确率是(shì)0.9885

第17次迭代,测(cè)试集准确率是0.9906

第18次迭代,测试集准[繁体:準]确率是0.9876

第19次迭代,测试集准确率[拼音:lǜ]是0.9884

第20次迭代,测试集准确(繁:確)率是0.9902

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