卷积神经网络CNN代码解析-matlab

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卷积神经网络算法分析及图像处理示例

卷积神经网络算法分析及图像处理示例卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）是一种广泛应用于图像处理、语音识别等领域的深度神经网络，在计算机视觉中被广泛应用。

它的特殊之处在于，它的网络结构与人类的视觉神经结构有异曲同工之妙，能够有效提取图片中的图像特征。

下面将介绍我们是如何应用卷积神经网络对图像进行处理的，并对算法进行分析。

首先来看卷积神经网络的基本算法思想。

卷积神经网络是由卷积层、池化层、全连接层等基本组件构成的，其中卷积层是卷积神经网络的核心，因为它负责特征提取。

这么说可能还不是很清楚，下面就来详细分析一下卷积神经网络的算法。

卷积神经网络的算法分析主要分为两个方面：卷积层的算法和反向传播算法。

1. 卷积层的算法卷积神经网络的卷积层基本操作是使用固定大小的窗口在输入特征图（inputfeature map）的每个位置上对应进行卷积，然后将这些卷积结果组合成输出特征图（output feature map）。

一个卷积滤波器（卷积核）从输入特征图的左上角开始移动，每次向右移动一个像素，然后再向下移动一个像素。

卷积核内的值与输入特征值相乘之和（即内积）即为卷积结果，而这个卷积结果则成为输出特征值。

在卷积过程中，卷积核通常是可以学习的，也就是说，网络会自适应地训练卷积核以自动提取有用的特征。

这个训练过程是通过反向传播实现的。

2. 反向传播算法反向传播算法是卷积神经网络使用的一种优化算法，用于计算网络的误差梯度，以便对网络进行调整。

反向传播算法主要分为两个步骤：前向传播和反向传播。

前向传播是卷积神经网络中的重要环节，通过这一步骤可以得到每个节点的输出（forward pass）。

它通过不断迭代多次前向传播来计算最终输出。

反向传播是指统计误差并利用误差信息来训练网络（backward pass）。

它通过计算误差的反向传播，逐层更新每个节点的权重来训练网络，完成优化操作。

卷积运算的matlab命令及其参数设置规则

卷积运算是数字信号处理和图像处理中常用的一种运算方式，它在图像滤波、特征提取等领域中发挥着重要作用。

在Matlab中，卷积运算可以通过一些内置的函数实现，同时可以通过设置不同的参数来实现不同的卷积操作。

本文将结合实际案例，介绍卷积运算在Matlab 中的常用命令及其参数设置规则。

一、卷积运算的基本概念在数字信号处理和图像处理中，卷积运算是一种重要的数学运算。

它通常用于图像滤波、特征提取等方面。

卷积运算的基本原理是将一个函数与另一个函数的翻转及平移进行积分。

在离散情况下，卷积运算可以用离散的形式来表示如下：\[y[n] = \sum_{k=-\infty}^{\infty} x[k] \cdot h[n-k]\]其中，\(x[k]\)和\(h[n]\)分别代表输入信号和卷积核，\(y[n]\)代表卷积运算的输出结果。

二、Matlab中的卷积运算函数在Matlab中，可以使用conv函数来进行一维和二维的卷积运算。

conv函数的基本语法如下：```y = conv(x, h)```其中，x和h分别代表输入信号和卷积核，y代表卷积运算的输出结果。

这里需要注意的是，x和h的长度必须是有限的，而且二者不能交换位置。

在进行二维卷积运算时，可以使用conv2函数。

conv2函数的基本语法如下：```y = conv2(x, h)```其中，x和h分别代表输入图像和卷积核，y代表二维卷积运算的输出结果。

三、卷积运算参数的设置规则在进行卷积运算时，需要注意一些参数的设置规则，以确保卷积运算的正确性和有效性。

以下是一些常见的参数设置规则：1. 卷积核的选择：卷积核的选择对卷积运算的结果影响很大。

通常情况下，可以根据具体的应用需求来选择合适的卷积核，例如高斯滤波、边缘检测等。

2. 边界处理：在进行卷积运算时，往往需要考虑图像或信号的边界处理。

常见的处理方式包括零填充、边界拓展、周期延拓等。

3. 步长和填充：在进行卷积运算时，可以通过设置步长和填充参数来控制输出结果的大小。

使用卷积神经网络进行异常检测的教程

卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）是一种深度学习模型，被广泛应用于图像识别、物体检测和语义分割等领域。

然而，CNN在异常检测方面也表现出了良好的效果。

本文将介绍如何使用CNN进行异常检测，并从数据预处理、模型构建到训练过程进行详细的讲解。

## 数据准备首先，我们需要准备用于训练的数据集。

在异常检测领域，数据通常包含正常样本和异常样本。

正常样本是指符合预期行为的样本，而异常样本则是指与正常样本有明显不同的样本。

在这里，我们使用图像数据作为示例。

假设我们要检测图像中的异常目标，那么正常样本就是不包含异常目标的图像，异常样本就是包含异常目标的图像。

## 数据预处理在将数据输入到CNN模型之前，我们需要进行数据预处理。

对于图像数据，通常的预处理步骤包括图像的缩放、归一化和平衡化处理。

缩放是指将图像的尺寸调整到统一的大小，归一化是指将像素值调整到0到1之间，平衡化是指通过增加正常样本或减少异常样本使得数据集更加均衡。

这些预处理步骤可以帮助模型更好地学习数据的特征，并提高模型的性能。

## 模型构建接下来，我们需要构建CNN模型。

在异常检测中，通常使用自编码器（Autoencoder）作为模型。

自编码器是一种无监督学习模型，它可以将输入数据压缩成潜在空间表示，然后再将其解压缩成重构数据。

在异常检测中，我们可以通过训练自编码器来学习正常样本的特征，然后使用训练好的自编码器来重构测试样本，如果重构误差超过阈值，则将其判定为异常样本。

## 训练过程在训练过程中，我们需要定义损失函数和优化器。

常用的损失函数包括均方误差（Mean Squared Error，MSE）和交叉熵损失函数（Cross Entropy Loss），常用的优化器包括随机梯度下降（Stochastic Gradient Descent，SGD）和Adam 优化器。

我们还需要定义训练的迭代次数和批量大小。

使用MATLAB进行卷积运算的常见错误及解决方法

使用MATLAB进行卷积运算的常见错误及解决方法引言：卷积运算是数字信号处理中常用的一种操作，广泛应用于图像处理、音频处理、通信等领域。

而MATLAB作为一款强大的数学软件，也提供了方便快捷的卷积函数供我们使用。

然而，在实际操作中，由于对卷积运算的理解不够深入或者对MATLAB函数的使用不够熟悉，很容易犯一些常见的错误。

本文将针对使用MATLAB进行卷积运算的常见错误进行介绍，并给出相应的解决方法。

一、错误一：输入信号维度不匹配在进行卷积运算时，输入信号的维度必须相匹配。

一般情况下，MATLAB中的卷积函数conv()要求输入的两个信号长度相等或者至少有一个信号的长度大于另一个信号的长度，即两个信号的维度要满足M>=N（M和N分别为两个信号的长度）。

如果输入信号的维度不匹配，就会产生错误或得到错误的结果。

解决方法：确保要用于卷积运算的两个信号的维度匹配。

可以通过使用MATLAB函数reshape()或者resize()来重新调整信号的维度，使其满足卷积运算的要求。

二、错误二：边界效应处理不当在卷积运算中，边界效应是一个常见的问题。

默认情况下，MATLAB中的卷积函数conv()会采用边界补零（zero padding）的方式处理输入信号的边界，这可能会导致卷积结果出现不符合预期的边界效应。

解决方法：可以通过使用MATLAB函数padarray()来指定合适的填充方式，并对输入信号进行合适的边界处理。

常用的填充方式有：1. 边界复制（replicate）：将信号边界的元素复制到填充位置。

2. 对称填充（symmetric）：将信号的边界元素按对称方式填充到填充位置。

3. 循环填充（circular）：将信号进行循环补充。

三、错误三：卷积核颠倒在进行卷积运算时，常常需要将卷积核（也称为滤波器）进行颠倒操作。

这是因为卷积运算中，卷积核是沿着输入信号进行滑动的，颠倒操作可以保证卷积核与输入信号的顺序一致，得到正确的卷积结果。

matlab_convolution2dlayer用法_概述及解释说明

matlab convolution2dlayer用法概述及解释说明1. 引言1.1 概述在计算机科学和图像处理领域，卷积神经网络（Convolutional Neural Networks, CNN）是一种强大的深度学习模型，被广泛应用于图像识别、目标检测、图像分割等任务中。

而MATLAB作为一款功能强大的数值计算软件，提供了许多方便实用的函数和工具包来支持CNN的构建与训练。

本文将重点介绍MATLAB中一个关键的组件——卷积层(Convolution2DLayer)，以及其相关使用方法和参数设置。

通过深入理解卷积层的原理和应用场景，读者将能更好地运用该层进行图像特征提取和模式识别任务。

1.2 文章结构本文主要包括以下几个部分：- 引言：介绍文章的研究背景、目的和结构。

- MATLAB中的卷积层(Convolution2DLayer): 详细解释什么是卷积层，并对其使用方法进行说明。

- 卷积核与步长设置：讨论卷积核及步长对结果影响，并给出相应的设置建议。

- Convolutional Neural Networks (CNN)简介：概述CNN基本原理及其在图像处理领域的应用场景。

- 结论与总结：对本文的内容进行总结，并展望卷积层在未来的应用前景。

1.3 目的本文旨在全面介绍MATLAB中卷积层(Convolution2DLayer)的概念、使用方法和参数设置，以帮助读者深入理解该功能模块在图像处理中的重要性和应用场景。

通过学习本文，读者将能够更加熟练地运用MATLAB中的卷积层进行图像特征提取和分析，从而提高图像处理任务的效果和准确率。

2. MATLAB中的卷积层(Convolution2DLayer):2.1 卷积层概述:在深度学习中，卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）是一种常用的神经网络模型。

卷积层是CNN中的核心组件之一，它在图像处理和计算机视觉任务中发挥重要作用。

如何进行MATLAB神经网络的训练和预测

如何进行MATLAB神经网络的训练和预测【第一章】MATLAB神经网络的基础知识神经网络是一种模拟人类神经系统运行方式的计算模型，它通过模拟人类的感知、学习和决策过程，可以对复杂的问题进行处理和求解。

在实际应用中，MATLAB是一个常用的工具来进行神经网络的训练和预测。

本章将介绍MATLAB 神经网络的基础知识，包括神经网络的原理、MATLAB的神经网络工具箱以及神经网络训练和预测的一般步骤。

1.1 神经网络的原理神经网络由神经元（neuron）组成，每个神经元接收多个输入并产生一个输出。

神经网络的基本单元是感知器（perceptron），它由权重、偏置和激活函数组成。

权重决定了输入对输出的影响程度，偏置用于调整输出的偏移量，激活函数用于处理神经元的输出。

通过调整权重和偏置，神经网络可以学习和适应不同的输入输出模式。

常见的神经网络包括前馈神经网络（feedforward neural network）、循环神经网络（recurrent neural network）和卷积神经网络（convolutional neural network）。

前馈神经网络是最基本的神经网络类型，信息只能在网络中的一个方向流动，即从输入层到输出层。

循环神经网络具有反馈连接，可以记忆之前的状态信息，适用于序列数据的处理。

卷积神经网络则主要用于图像和语音等二维数据的处理。

1.2 MATLAB神经网络工具箱MATLAB提供了一个神经网络工具箱（Neural Network Toolbox），用于设计、训练和模拟神经网络。

该工具箱包括多种神经网络类型、各种激活函数、训练算法和性能函数等各种功能模块。

使用MATLAB神经网络工具箱可以方便地进行神经网络的建模和仿真。

在MATLAB神经网络工具箱中，神经网络被表示为一个网络对象（network object）。

网络对象由一系列图层（layer）组成，每个图层由若干个神经元组成。

网络对象还包括连接权重矩阵、偏置向量和训练参数等属性。

BP神经网络与卷积神经网络（CNN）

BP 神经⽹络与卷积神经⽹络（CNN ）BP 神经⽹络与卷积神经⽹络（CNN ）1、BP 神经⽹络 1.1 神经⽹络基础神经⽹络的基本组成单元是神经元。

神经元的通⽤模型如图 1所⽰，其中常⽤的激活函数有阈值函数、sigmoid 函数和双曲正切函数。

图 1 神经元模型神经元的输出为：神经⽹络是将多个神经元按⼀定规则联结在⼀起⽽形成的⽹络，如图 2所⽰。

图 2 神经⽹络⽰意图从图 2可以看出，⼀个神经⽹络包括输⼊层、隐含层（中间层）和输出层。

输⼊层神经元个数与输⼊数据的维数相同，输出层神经元个数与需要拟合的数据个数相同，隐含层神经元个数与层数就需要设计者⾃⼰根据⼀些规则和⽬标来设定。

在深度学习出现之前，隐含层的层数通常为⼀层，即通常使⽤的神经⽹络是3层⽹络。

以通⽤的神经⽹络模型来分析神经⽹络的输出。

⾸先规定⼀些参数的意义：⽤来表⽰第 l 层第j 个节点和第l+1层第i 个节点之间的权值，激活函数为f(x)，第l 层⼀共有个节点，偏置参数，则第l+1层第j 个节点的输出为：设置⼀个中间变量，⽽l+1层的输⼊与上⼀层对应神经元的输出是相同的，即，因此⽹络中某个神经元的输出可写如下等式：第层的输出，⼜是下⼀层的输⼊。

设⼀共有层⽹络（包含输出和输⼊），则⽹络输出层第i 个节点的输出为：由以上⼏个等式就可以得到从对应输⼊的输出层某个神经元的输出值。

那怎么保证输出的值是所想要的？通常采⽤后向反馈⽅法，y =f()∑i=1mw i x i w l+1ij l n θl =f(+)O l+1j ∑j=1l nw l+1ij I l+1iθl =+z l+1∑l nj=1w l+1ij I l+1i θl =I l+1i O l i=f()=f(+)=f(+)O l+1jzl+1∑j=1l nw l+1ij I l+1i θl ∑j=1l nw l+1ij O li θl l +1m =f(+)O m i∑i=1l m−1w m ij I mi θm−1将误差层层传递，并利⽤梯度下降法更新每⼀层的参数，这就是BP 神经⽹络。

基于matlab的卷积神经网络（CNN）讲解及代码

基于matlab的卷积神经网络（CNN）讲解及代码转载自：/walegahaha/article/details/516030401.经典反向传播算法公式详细推导2.卷积神经网络(CNN)反向传播算法公式详细推导网上有很多关于CNN的教程讲解，在这里我们抛开长篇大论，只针对代码来谈。

本文用的是matlab编写的deeplearning toolbox，包括NN、CNN、DBN、SAE、CAE。

在这里我们感谢作者编写了这样一个简单易懂，适用于新手学习的代码。

由于本文直接针对代码，这就要求读者有一定的CNN基础，可以参考Lecun的Gradient-Based Learning Applied to Document Recognition和tornadomeet的博文首先把Toolbox下载下来，解压缩到某位置。

然后打开Matlab，把文件夹内的util和data利用Set Path添加至路径中。

接着打开tests 文件夹的test_example_CNN.m。

最后在文件夹CNN中运行该代码。

下面是test_example_CNN.m中的代码及注释，比较简单。

load mnist_uint8; %读取数据% 把图像的灰度值变成0~1，因为本代码采用的是sigmoid激活函数train_x = double(reshape(train_x',28,28,60000))/255;test_x = double(reshape(test_x',28,28,10000))/255;train_y = double(train_y');test_y = double(test_y');%% 卷积网络的结构为 6c-2s-12c-2s% 1 epoch 会运行大约200s，错误率大约为11%。

而100 epochs 的错误率大约为1.2%。

rand('state',0) %指定状态使每次运行产生的随机结果相同yers = {struct('type', 'i') % 输入层struct('type', 'c', 'outputmaps', 6, 'kernelsize', 5) % 卷积层struct('type', 's', 'scale', 2) % pooling层struct('type', 'c', 'outputmaps', 12, 'kernelsize', 5) % 卷积层struct('type', 's', 'scale', 2) % pooling层};opts.alpha = 1; % 梯度下降的步长opts.batchsize = 50; % 每次批处理50张图opts.numepochs = 1; % 所有图片循环处理一次cnn = cnnsetup(cnn, train_x, train_y); % 初始化CNNcnn = cnntrain(cnn, train_x, train_y, opts); % 训练CNN [er, bad] = cnntest(cnn, test_x, test_y); % 测试CNN%plot mean squared errorfigure; plot(cnn.rL);assert(er<0.12, 'Too big error');•1•2•3•4•5•6•7•8•9•10•11•12•13•14•15•16•17•18•19•20•21•22•23•24•25•26•27•28•29•30•31•32•33•34下面是cnnsetup.m中的代码及注释。

Matlab编程实例视频教程系列45：深度学习(卷积神经网络)图像数据集读取输入卷积层全连接层

freexyn编程实例视频教程系列45Matlab与深度学习（卷积神经网络）45.0 概述1.主要内容运用Matlab编程处理深度学习在图像的分类识别和回归预测方面的应用，主要内容就是学习卷积神经网络。

作者：freexyn45.1一个实例入门深度学习1 深度学习概念2 流程数据准备：训练数据，验证数据，测试数据知识准备：神经网络的概念和用法（推荐系列43）典型的深度学习神经网络：卷积神经网络3 编程演示：一个手写体识别实例入门深度学习45.2 图像数据集读取并输入网络：表table1 介绍图像数据集（看66.35）THE MNIST DATABASE of handwritten digits2 图像数据（灰度图和彩色图）在Matlab中表达方式3 数据集读取到Matlab，介绍图像集和标签集数据格式（元胞数组，分类数组），并预览图像；4 作为训练/验证数据传递给卷积神经网络的格式（table）45.3 网络分类识别并计算准确率classify1 使用已训练好的深度神经网络对图像进行分类识别；2 计算识别准确率；3 可视化预览识别结果，以及识别有误的结果。

45.4 图像输入层imageInputLayer1 图像输入层（imageInputLayer）把二维图像输入到网络2 数据归一化（四种归一化方法）；'zerocenter' (default)'zscore''rescale-symmetric''rescale-zero-one''none'45.5 卷积的原理1 卷积的基本概念和运算定义2 深度网络中卷积的原理3 概念：滤波器filter、步长stride、特征图Feature Maps、填充Padding、膨胀因子DilationFactor45.6 卷积层convolution2dLayer1 卷积层属性列表介绍；2 权重参数可视化。

matlab神经网络43个案例分析

MATLAB神经网络43个案例分析简介神经网络（Neural Network）是一种模拟人类神经元行为的计算模型，它通过对大量输入数据进行训练，学习到输入和输出之间的复杂关系。

MATLAB是一个强大的数学计算工具，具有丰富的神经网络函数和工具箱，可以用于神经网络的设计、训练和应用。

本文将介绍43个使用MATLAB进行神经网络分析的案例，主要包括神经网络的基本概念、神经网络模型的建立、参数的调整和优化等方面。

二级标题1: 基本概念在开始具体的案例分析之前，首先理解神经网络的基本概念是非常重要的。

三级标题1: 神经元神经网络的基本单元是神经元（Neuron），它模拟了生物神经元的工作原理。

神经元接收多个输入信号，并通过一个激活函数产生输出信号。

常用的激活函数包括Sigmoid函数、ReLU函数等。

三级标题2: 神经网络的结构神经网络由多层神经元组成，通常包括输入层、隐藏层和输出层。

输入层接收外部输入，隐藏层用于处理中间信息，输出层产生最终的输出。

三级标题3: 前向传播和反向传播神经网络的训练过程主要包括前向传播和反向传播两个步骤。

前向传播是通过输入数据按照网络结构进行计算，得到输出结果。

反向传播是根据输出结果与真实结果之间的误差，通过调整网络参数来提高模型性能。

二级标题2: 案例分析三级标题4: 案例1: 图像分类本案例通过使用神经网络和MATLAB工具箱，对手写数字图像进行分类。

首先，将图像数据转化为向量形式，并通过网络进行训练。

然后，将训练好的网络用于分类未知图像，并评估分类性能。

三级标题5: 案例2: 时序预测本案例使用神经网络来预测时间序列数据。

通过对历史数据进行训练，建立时序模型，并利用该模型来预测未来的数据。

通过调整网络结构和参数，提高预测准确性。

三级标题6: 案例3: 异常检测本案例利用神经网络进行异常检测。

通过对正常数据进行训练，建立正常模型，并使用该模型检测异常数据。

通过调整网络的灵敏度和阈值，提高异常检测的性能。

一文看懂卷积神经网络-CNN（基本原理独特价值实际应用）

⼀⽂看懂卷积神经⽹络-CNN（基本原理独特价值实际应⽤）卷积神经⽹络 – CNN 最擅长的就是图⽚的处理。

它受到⼈类视觉神经系统的启发。

CNN 有2⼤特点：能够有效的将⼤数据量的图⽚降维成⼩数据量能够有效的保留图⽚特征，符合图⽚处理的原则⽬前 CNN 已经得到了⼴泛的应⽤，⽐如：⼈脸识别、⾃动驾驶、美图秀秀、安防等很多领域。

CNN 解决了什么问题？在 CNN 出现之前，图像对于⼈⼯智能来说是⼀个难题，有2个原因：图像需要处理的数据量太⼤，导致成本很⾼，效率很低图像在数字化的过程中很难保留原有的特征，导致图像处理的准确率不⾼下⾯就详细说明⼀下这2个问题：需要处理的数据量太⼤图像是由像素构成的，每个像素⼜是由颜⾊构成的。

现在随随便便⼀张图⽚都是 1000×1000 像素以上的，每个像素都有RGB 3个参数来表⽰颜⾊信息。

假如我们处理⼀张 1000×1000 像素的图⽚，我们就需要处理3百万个参数！1000×1000×3=3,000,000这么⼤量的数据处理起来是⾮常消耗资源的，⽽且这只是⼀张不算太⼤的图⽚！卷积神经⽹络 – CNN 解决的第⼀个问题就是「将复杂问题简化」，把⼤量参数降维成少量参数，再做处理。

更重要的是：我们在⼤部分场景下，降维并不会影响结果。

⽐如1000像素的图⽚缩⼩成200像素，并不影响⾁眼认出来图⽚中是⼀只猫还是⼀只狗，机器也是如此。

保留图像特征图⽚数字化的传统⽅式我们简化⼀下，就类似下图的过程：图像简单数字化⽆法保留图像特征图像的内容假如有圆形是1，没有圆形是0，那么圆形的位置不同就会产⽣完全不同的数据表达。

但是从视觉的⾓度来看，图像的内容（本质）并没有发⽣变化，只是位置发⽣了变化。

（本质）并没有发⽣变化，只是位置发⽣了变化所以当我们移动图像中的物体，⽤传统的⽅式的得出来的参数会差异很⼤！这是不符合图像处理的要求的。

⽽ CNN 解决了这个问题，他⽤类似视觉的⽅式保留了图像的特征，当图像做翻转，旋转或者变换位置时，它也能有效的识别出来是类似的图像。

【图像识别】基于卷积神经网络（CNN）实现垃圾分类Matlab源码

【图像识别】基于卷积神经⽹络（CNN）实现垃圾分类Matlab源码⼀、垃圾分类如何通过垃圾分类管理，最⼤限度地实现垃圾资源利⽤，减少垃圾处置量，改善⽣存环境质量，是当前世界各国共同关注的迫切问题之⼀。

根据国家制定的统⼀标准，现在⽣活垃圾被⼴泛分为四类，分别是可回收物、餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾。

可回收物表⽰适宜回收和资源利⽤的垃圾，主要包括废纸、塑料、玻璃、⾦属和布料五⼤类，⽤蓝⾊垃圾容器收集，通过综合处理回收利⽤。

餐厨垃圾包括剩菜剩饭、⾻头、菜根菜叶、果⽪等⾷品类废物，⽤绿⾊垃圾容器收集等等。

但是随着深度学习技术的发展，为了简单⾼效地对⽣活垃圾进⾏识别分类,本篇⽂章将实现⼀种基于卷积神经⽹络的垃圾分类识别⽅法。

该⽅法只需要对图像进⾏简单的预处理,CNN模型便能够⾃动提取图像特征且池化过程能够减少参数数量,降低计算的复杂度,实验结果表明卷积神经⽹络,能克服传统图像分类算法的诸多缺点，当然更为复杂的模型等待⼤家去实验研究。

但是⽬前认为采⽤VGG或者global 池化⽅式可能效果更好⼀点。

⼆、卷积神经⽹络CNN卷积神经⽹络（Convolutional Neural Networks / CNNs / ConvNets）与普通神经⽹络⾮常相似，它们都由具有可学习的权重和偏置常量(biases)的神经元组成。

每个神经元都接收⼀些输⼊，并做⼀些点积计算，输出是每个分类的分数，普通神经⽹络⾥的⼀些计算技巧到这⾥依旧适⽤。

所以哪⾥不同呢？卷积神经⽹络默认输⼊是图像，可以让我们把特定的性质编码⼊⽹络结构，使是我们的前馈函数更加有效率，并减少了⼤量参数。

具有三维体积的神经元(3D volumes of neurons)卷积神经⽹络利⽤输⼊是图⽚的特点，把神经元设计成三个维度： width, height, depth(注意这个depth不是神经⽹络的深度，⽽是⽤来描述神经元的) 。

⽐如输⼊的图⽚⼤⼩是 32 × 32 × 3 (rgb)，那么输⼊神经元就也具有 32×32×3 的维度。

神经网络及深度学习(包含matlab代码).pdf

神经网络及深度学习(包含matlab代码).pdf
神经网络可以使用中间层构建出多层抽象，正如在布尔电路中所做的那样。

如果进行视觉模式识别，那么第1 层的神经元可能学会识别边；第2 层的神经元可以在此基础上学会识别更加复杂的形状，例如三角形或矩形；第3 层将能够识别更加复杂的形状，以此类推。

有了这些多层抽象，深度神经网络似乎可以学习解决复杂的模式识别问题。

正如电路示例所体现的那样，理论研究表明深度神经网络本质上比浅层神经网络更强大。

《深入浅出神经网络与深度学习》PDF+代码分析
《深入浅出神经网络与深度学习》PDF中文，249页；PDF英文，292页；配套代码。

提取码: 6sgh
以技术原理为导向，辅以MNIST 手写数字识别项目示例，介绍神经网络架构、反向传播算法、过拟合解决方案、卷积神经网络等内容，以及如何利用这些知识改进深度学习项目。

学完后，将能够通过编写Python 代码来解决复杂的模式识别问题。

Python中的CNN网络实现方法

Python中的CNN网络实现方法卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）是一种深度学习算法，已经在图像识别、自然语言处理、语音识别等领域取得了非常好的效果。

本文将介绍Python中CNN网络的实现方法，并且通过实例展示如何构建CNN网络。

1.卷积神经网络的基本概念卷积神经网络主要由卷积层、池化层、全连接层组成，其中卷积层是最关键的部分。

卷积层的主要作用是提取特征，输入数据经过多次卷积和池化操作后，最终得到的是一个特征图。

卷积神经网络是通过多组卷积核来提取输入数据的特征的。

卷积核是一个小型的矩阵，用于和输入的数据进行卷积。

卷积的结果是一个特征图，这个特征图不仅仅是输入数据的副本，而是提取了输入数据的各种特征，可以用这个特征图来进行下一步的处理。

池化层是在卷积层之后添加的，主要作用是为了进一步降维，减少神经网络的计算量，同时不影响特征图的特征信息。

全连接层是将池化层的输出进行展开，然后进行前向传递和反向传播。

在反向传播时，每一个全连接层的节点将会计算出其对下一层中所有节点的误差，并将其向前传递。

2. Python中实现卷积神经网络的步骤在Python中实现CNN网络的具体步骤如下：1）数据预处理：将数据准备好作为CNN网络的模型输入。

这个步骤通常包括数据归一化、数据增强、数据划分等操作。

2）构建CNN模型：CNN模型主要由卷积层、池化层、全连接层等模块组成。

在Python中，可以使用Keras或TensorFlow等框架来构建CNN模型，这些框架提供了许多预定义的卷积层、池化层等模块，大大简化了模型搭建的流程。

3）编译CNN模型：在构建CNN模型后，需要使用compile方法对模型进行编译，需要指定损失函数、优化函数和评估指标等。

4）训练CNN模型：训练CNN模型需要调用fit方法，传入训练数据和标签进行训练。

在训练过程中，需要指定批次大小、训练次数等参数。

卷积神经网络(CNN,ConvNet)及其原理详解

卷积神经网络(CNN,ConvNet)及其原理详解卷积神经网络（CNN，有时被称为ConvNet）是很吸引人的。

在短时间内，它们变成了一种颠覆性的技术，打破了从文本、视频到语音等多个领域所有最先进的算法，远远超出了其最初在图像处理的应用范围。

CNN 由许多神经网络层组成。

卷积和池化这两种不同类型的层通常是交替的。

网络中每个滤波器的深度从左到右增加。

最后通常由一个或多个全连接的层组成：图1 卷积神经网络的一个例子Convnets 背后有三个关键动机：局部感受野、共享权重和池化。

让我们一起看一下。

局部感受野如果想保留图像中的空间信息，那么用像素矩阵表示每个图像是很方便的。

然后，编码局部结构的简单方法是将相邻输入神经元的子矩阵连接成属于下一层的单隐藏层神经元。

这个单隐藏层神经元代表一个局部感受野。

请注意，此操作名为“卷积”，此类网络也因此而得名。

当然，可以通过重叠的子矩阵来编码更多的信息。

例如，假设每个子矩阵的大小是5×5，并且将这些子矩阵应用到28×28 像素的MNIST 图像。

然后，就能够在下一隐藏层中生成23×23 的局部感受野。

事实上，在触及图像的边界之前，只需要滑动子矩阵23 个位置。

定义从一层到另一层的特征图。

当然，可以有多个独立从每个隐藏层学习的特征映射。

例如，可以从28×28 输入神经元开始处理MNIST 图像，然后（还是以5×5 的步幅）在下一个隐藏层中得到每个大小为23×23 的神经元的k 个特征图。

共享权重和偏置假设想要从原始像素表示中获得移除与输入图像中位置信息无关的相同特征的能力。

一个简单的直觉就是对隐藏层中的所有神经元使用相同的权重和偏置。

通过这种方式，每层将从图像中学习到独立于位置信息的潜在特征。

理解卷积的一个简单方法是考虑作用于矩阵的滑动窗函数。

在下面的例子中，给定输入矩阵I 和核K，得到卷积输出。

将3×3 核K（有时称为滤波器或特征检测器）与输入矩阵逐元素地相乘以得到输出卷积矩阵中的一个元素。

MATLAB神经网络之各函数介绍

MATLAB神经网络之各函数介绍MATLAB是一种功能强大的计算机软件，用于数值计算、数据可视化以及机器学习等领域。

在神经网络的建模与训练过程中，MATLAB提供了一系列方便易用的函数，用来处理神经网络的构建、优化、训练和预测等任务。

本文将介绍一些MATLAB中常用的神经网络相关函数。

1. neuralnet：该函数用于构建和训练多层感知器（MLP）模型。

它可以指定模型的层数、每层的神经元个数和激活函数等参数，并通过反向传播算法来优化模型的权重和偏差。

该函数还提供了额外的选项，用于指定训练过程的终止条件和优化器等。

2. train：这个函数是神经网络训练的关键。

它采用输入和目标输出数据，以及神经网络模型作为输入参数，通过反向传播算法来更新神经网络的权重和偏差。

在训练过程中，该函数可用于指定训练次数、学习速率和正则化等参数，并返回训练后的神经网络模型。

3. sim：该函数用于根据给定的输入数据预测神经网络的输出结果。

它采用已经训练好的神经网络模型和输入数据作为输入参数，并返回神经网络的预测结果。

该函数还可以根据需要指定使用的输入和输出层，以及是否进行归一化等处理。

4. patternnet：与neuralnet函数类似，patternnet函数也用于构建和训练多层感知器模型。

不同的是，patternnet函数使用了一种特殊的网络结构，能够更好地适应分类问题。

该函数还提供了一些额外的选项，如正则化参数和错误权重等，用于调整模型的性能。

5. feedforwardnet：该函数用于构建和训练前馈神经网络模型。

前馈神经网络是最简单的神经网络形式，只包含输入层、隐藏层和输出层。

feedforwardnet函数通过指定隐藏层的神经元个数和激活函数等参数，来创建前馈神经网络模型。

该函数还可以通过设置训练函数和正则化参数等选项，来优化模型的性能。

6. perceptron：这个函数用于构建和训练感知器模型。

感知器是一种简单的神经网络结构，由一个输入层和一个输出层组成。

神经网络中的卷积神经网络应用案例分享

神经网络中的卷积神经网络应用案例分享神经网络是一种基于人工神经元和神经突触的信息处理系统，可以用于图像识别、语音识别、自然语言处理等多种场景。

其中，卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）是最常用的神经网络之一，特别擅长于处理图像和视频数据。

近年来，随着深度学习技术的发展和普及，CNN被广泛应用于图像识别、目标检测、人脸识别等领域，在潜在病变检测、智能电力系统等方面也获得了不错的成果。

以下将分享一些神经网络中的卷积神经网络应用案例。

一、图像分类图像分类是CNN最常见的应用之一。

在这个任务中，CNN将图像作为输入，预测其所属的类别。

有些经典的数据集如MNIST （手写数字识别）、CIFAR-10/100（物体识别）和IMAGENET（大规模图像分类）等，它们作为深度学习算法的测试基准，广泛被用于各种图像识别任务。

其中，在ImageNet数据集上进行的ImageNet Large ScaleVisual Recognition Challenge，即ImageNet比赛，一直被视为深度学习界的“奥林匹克”。

2012年，Hinton等人提出的AlexNet网络，在这个比赛中赢得了独一无二的胜利。

自此之后，CNN技术快速发展，逐渐替代了以往基于手工设计特征的方法，成为了图像识别任务中的主流算法。

二、物体检测在实际应用中，不仅需要识别图像中的物体，还需要准确地定位它们的位置。

因此，物体检测也成为了一个重要的任务。

相比于图像分类，物体检测需要对每一个检测到的物体进行分类和定位，属于一个多任务学习问题。

基于CNN的物体检测方法在过去几年内得到了重大的进展。

比如，R-CNN、Fast R-CNN和Faster R-CNN等网络结构通过引入不同的思想和技巧，实现了从底图到物体识别的端到端训练，直接输出物体的区域和类别信息。

这些方法在维持着较高的精度的前提下，大幅提高了处理速度。

人工智能深度学习技术练习(试卷编号111)

人工智能深度学习技术练习(试卷编号111)1.[单选题]当需要一个变量，但是又没有初值的时候，可以定义一个A)操作符B)占位符C)操作数D)以上都不是答案:B解析:2.[单选题]下列有关卷积神经网络CNN和循环神经网络RNN的描述，错误的是( )A)CNN与RNN都是传统神经网络的扩展。

B)P差播法进行训练。

C)NN可以用于描述时间上连续状态的输出。

有记忆功能。

D)CNN与RNN不能组合使用答案:D解析:3.[单选题]数据归一化处理是指将每个特征的取值缩放到（）。

A)-1B)-1C)0D)1答案:C解析:难易程度：易题型：4.[单选题]已知:大脑是有很多个叫做神经元的东西构成，神经网络是对大脑的简单的数学表达。

每一个神经元都有输入、处理函数和输出。

神经元组合起来形成了网络，可以拟合任何函数。

为了得到最佳的神经网络，我们用梯度下降方法不断更新模型给定上述关于神经网络的描述，什么情况下神经网络模型被称为深度学习模型?AA)加入更多层，使神经网络的深度增加B)有维度更高的数据C)当这是一个图形识别的问题时D)都不正确答案:A解析:5.[单选题]A=tf.constant(2)B=tf.constant(5)AddOp=tf.greater(a,B.程序语句执行结果A)addOp=“FALSE”B)addOp=“TRUE”C)addOp=“00”D)addOp=“1”答案:A解析:6.[单选题]梯度下降中，下降速度最快的算法是A)BGDB)MINI-BGDC)SGDD)都不是答案:C解析:7.[单选题]交叉熵损失函数用来处理（）问题A)分类B)预测C)过拟合D)以上都不对答案:A解析:8.[单选题]在选择神经网络的深度时，下面哪些参数需要考虑? 1神经网络的类型(如MLP,CNN)2输入数据3计算能力(硬件和软件能力决定)4学习速率5映射的输出函数A)1,2,4,5B)2,3,4,5C)都需要考虑D)1,3,4,5答案:C解析:9.[单选题]回调函数是用在哪个函数中？A)compile()B)fit()C)summary()D)Sequential()答案:B解析:10.[单选题]Keras中，处理二分类的代价调用是：B)binary_crossentropyC)categorical_crossentropyD)sparse_categorical_crossentropy答案:B解析:11.[单选题]优化算法计算用到了:A)标准差加权平均B)方差加权平均C)对数加权平均D)指数加权平均答案:D解析:12.[单选题]( )就是在不同的训练过程中随机扔掉一部分神经元。

MATLAB神经网络算法实例讲解【附源代码】

MA TLAB神经网络算法实例讲解【附源代码】例1 采用动量梯度下降算法训练BP 网络。

训练样本定义如下：输入矢量为p =[-1 -2 3 1-1 1 5 -3]目标矢量为t = [-1 -1 1 1]解：本例的MA TLAB 程序如下：close allclearecho onclc% NEWFF——生成一个新的前向神经网络% TRAIN——对BP 神经网络进行训练% SIM——对BP 神经网络进行仿真pause% 敲任意键开始clc% 定义训练样本% P 为输入矢量P=[-1, -2, 3, 1; -1, 1, 5, -3];% T 为目标矢量T=[-1, -1, 1, 1];pause;clc% 创建一个新的前向神经网络net=newff(minmax(P),[3,1],{'tansig','purelin'},'traingdm') % 当前输入层权值和阈值inputW eights=net.IW{1,1}inputbias=net.b{1}% 当前网络层权值和阈值layerW eights=net.LW{2,1}layerbias=net.b{2}pauseclc% 设置训练参数net.trainParam.show = 50;net.trainParam.lr = 0.05;net.trainParam.mc = 0.9;net.trainParam.epochs = 1000;net.trainParam.goal = 1e-3;pauseclc% 调用TRAINGDM 算法训练BP 网络[net,tr]=train(net,P,T);pauseclc% 对BP 网络进行仿真A = sim(net,P)% 计算仿真误差E = T - AMSE=mse(E)pauseclcecho off例2 采用贝叶斯正则化算法提高BP 网络的推广能力。