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CNN总结   CNN原理详解

（总结抄的上面两个链接。）

1. 三个基本层：

① 卷积层：作为特征提取器。

输出的feature_map尺寸计算公式：（原图尺寸-卷积核尺寸）/步长 + 1

说明：这个尺寸是输入的单边长，1000*1000的尺寸就是1000

现原图size:1000*1000，卷积核尺寸10*10，步长10，则输出feature_map尺寸：

（1000 - 10）/10 +1 = 100

即输出的feature_map为100*100

② 池化层：压缩数据，减少内存消耗。

常用池化方法有两种：

    1）Maxpooling：取滑动窗口内最大的值。

    2）Averagepooling：取滑动窗口内所有值的平均值。

计算公式同上。

③激励层

把卷积层输出结果做非线性映射。常用激活函数为Relu函数，特点是收敛快，求梯度简单，首先试RELU，因为快，但要小心点。如果失效，请用Leaky ReLU或者Maxout。不要用sigmoid，计算量大并且容易梯度消失。

 2. Zero Padding：保证每次经过卷积或池化输出后图片的大小不变。一个Zero Padding即是补一圈。

若原始图片为4*4，则我们一般会选择尺寸为3*3的卷积核和1的zero padding，或者5*5的卷积核与2的zero padding，这样计算后，可以保留图片的原始尺寸。加入zero padding后的feature_map尺寸 =( width + 2 * padding_size - filter_size )/stride + 1

3. 怎么理解卷积层的深度和神经元个数？

1）卷积层深度为几，则对应的神经元（滤波器）个数就为几，得到几个feature_map，计算时需将该神经元对应的每个w矩阵中，对应位置的值相加求和再加偏置，得到feature_map中的一个值。

2）卷积核的通道数，与输入图片的通道数保持一致。

蓝色的矩阵(输入图像)对粉色的矩阵（filter）进行矩阵内积计算并将三个内积运算的结果与偏置值b相加（比如上面图的计算：2+（-2+1-2）+（1-2-2） + 1= 2 - 3 - 3 + 1 = -3），计算后的值就是绿框矩阵的一个元素。

4. 卷积神经网络之训练算法
　　1. 同一般机器学习算法，先定义Loss function，衡量和实际结果之间差距。
　　2. 找到最小化损失函数的W和b， CNN中用的算法是SGD（随机梯度下降）。

5. 卷积神经网络之优缺点
优点
　　• 共享卷积核，对高维数据处理无压力
　　• 无需手动选取特征，训练好权重，即得特征分类效果好
缺点
　　• 需要调参，需要大样本量，训练最好要GPU
　　• 物理含义不明确（也就说，我们并不知道没个卷积层到底提取到的是什么特征，而且神经网络本身就是一种难以解释的“黑箱模型”）

6. 边缘过渡不平滑应对之道：采样窗口彼此重叠。