CNN感受野(VGG)

从图像中提取CNN特征,VGG模型是首选算法 。VGG是牛津大学 Visual Geometry Group(视觉几何组)的缩写,以研究机构命名。

VGG论文给出了一个非常振奋人心的结论:卷积神经网络的深度增加和小卷积核的使用对网络的最终分类识别效果有很大的作用,VGG基本全部是 3x3小卷积核 和 2x2池化核。

VGG16结构

VGG典型的有16层的VGG16和19层的VGG19,VGG之所以堆叠很多3x3的小卷积核的卷积层,就要说到CNN感受野的问题了。

关于感受野有一个说法:两个3x3卷积层等于一个5x5卷积层,三个3x3卷积层,等于一个7x7卷积层。

感受野(receptive field)用来表示网络内部的不同神经元对原图像的感受范围的大小,或者说,CNN每一层输出的特征图(feature map)上的像素点在原始图像上映射的区域大小。

举个例子,在单个maxpooling层中,如果它的kenerl size是2x2,输出结果中的每一个元素都是其对应输入的2x2的区域中的最大值,所以这一层的感受野大小就是2。其实感受野的大小是由kernel size和stride size一起决定的,公式是: 

rfsize = f(out, stride, ksize) = (out - 1) * stride + ksize ( 其中out是指上一层感受野的大小)

注意:感受野在计算的时候不考虑“边界填充”,因为填充的边界已经不是原始图像本身的内容了,感受野描述的是输出特征到原始图像的映射关系,故而不考虑padding 。实际建模过程中可能需要填充边界,原理一样,只是计算稍微复杂点。 

而不考虑padding的卷积的正向维度计算公式是:  D_n=\frac{D_{n-1}-ksize}{stride} +1  ,是上式反推

上面是递推的公式,下面是卷积过程的图解,为了简单,步幅设定为1.

第一次卷积计算

从上面可以看出:第一层网络输出的图像中,输出结果为8x8,output1输出的每一个特征(即每一个像素)受到原始图像的3x3区域内的影响,故而第一层的感受野为3,用字母表示为

RF1=3 (每一个像素值与原始图像的3x3区域有关)

第二次卷积计算

再说回VGG用多个3x3卷积层叠加而不是更少的大尺寸卷积核的原因

这样做的主要目的是:

(1)保证具有相同感知野的条件下,提升了网络的深度,在一定程度上提升了神经网络的效果;

(2)减少计算参数量。一个7x7卷积核的参数有49个,三个3x3卷积核的参数有27个,减少约一半

(3)多个 3x3 的卷基层比一个大尺寸 filter卷积层有更多的非线性(更多层的非线性函数),使得判决函数更加具有判决性


最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 219,539评论 6 508
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 93,594评论 3 396
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 165,871评论 0 356
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,963评论 1 295
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,984评论 6 393
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,763评论 1 307
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,468评论 3 420
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,357评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,850评论 1 317
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 38,002评论 3 338
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 40,144评论 1 351
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,823评论 5 346
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,483评论 3 331
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 32,026评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 33,150评论 1 272
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,415评论 3 373
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 45,092评论 2 355

推荐阅读更多精彩内容