Згорткові Нейронні Мережі

Інтерактивна симуляція обробки зображень за допомогою згорткових шарів

Інтерактивна Симуляція

Вхідне Зображення та Згортка

Згортковий Фільтр

1
0
-1
2
0
-2
1
0
-1

Вхідне зображення (6x6)

Карта ознак (4x4)

Архітектура CNN

Вхідний шар

Зображення 28x28x1

Згортковий шар 1

32 фільтри 3x3, ReLU

Max Pooling

2x2, крок 2

Згортковий шар 2

64 фільтри 3x3, ReLU

Повнозв'язний шар

128 нейронів, ReLU

Вихідний шар

10 класів, Softmax

Pooling та Функції Активації

Max Pooling

8
4
2
9
Результат: 9

Функції Активації

ReLU: max(0, x)
Sigmoid: 1/(1+e^(-x))
Tanh: (e^x-e^(-x))/(e^x+e^(-x))

Статистика

Параметри: 1.2M
Точність: 98.5%
Час навчання: 2.5 год
Розмір моделі: 4.8 MB

Як Працюють Згорткові Нейронні Мережі

Згорткові Шари

Згорткові шари використовують фільтри для виявлення локальних патернів в зображеннях. Кожен фільтр "ковзає" по зображенню, обчислюючи згортку для виявлення ознак.

Pooling Шари

Pooling шари зменшують розмірність карт ознак, зберігаючи найважливішу інформацію. Max pooling вибирає максимальне значення з вікна, а average pooling - середнє.

Функції Активації

ReLU (Rectified Linear Unit) - найпопулярніша функція активації в CNN. Вона вводить нелінійність, зберігаючи позитивні значення та обнуляючи негативні.

Архітектура

CNN складаються з чергування згорткових та pooling шарів, за якими слідують повнозв'язні шари для класифікації. Ця архітектура ефективна для обробки зображень.

Часті Запитання

Що таке згорткова нейронна мережа?

CNN - це тип нейронної мережі, спеціально розроблений для обробки зображень. Вона використовує згорткові фільтри для виявлення локальних патернів та ознак в зображеннях.

Як працює згортка?

Згортка - це математична операція, де фільтр "ковзає" по зображенню, обчислюючи скалярний добуток між фільтром та відповідною областю зображення для створення карти ознак.

Навіщо потрібен pooling?

Pooling зменшує розмірність карт ознак, зменшує кількість параметрів, робить модель більш стійкою до змін у вхідних даних та зберігає найважливішу інформацію.

Чому ReLU популярна в CNN?

ReLU проста в обчисленні, допомагає боротися з проблемою зникаючих градієнтів, вводить нелінійність та робить навчання швидшим порівняно з іншими функціями активації.

Які застосування мають CNN?

CNN використовуються в розпізнаванні образів, комп'ютерному зорі, медичній діагностиці, автономних автомобілях, системах безпеки та багатьох інших галузях, пов'язаних з обробкою зображень.