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《繁:說》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《繁:經》网络),预测、分类、聚类就是得到图片的结[繁:結]果(图片识别)。
可以分为以下《练:xià》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,是一个手写数字的数据集,每一张[繁体:張]图片都是由28×28个像《xiàng》素点形成的。
就像(pinyin:xiàng)这样:
总共有60000张这样的图片,而图片的标签(也就是结果)也是【pinyin:shì】已知的(0~9),那么设输入为x输出chū 为y,
计算机是无法《拼音:fǎ》读懂图片的,所《pinyin:suǒ》以我们要将图片转换成计算机所能认识《繁:識》的东东。
矩【jǔ】阵:
x就是一个28×28的矩阵每一个点表示图片中相应位置的灰度。有的神经网络为了更(读:gèng)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表示的是单通道,也就是只有一种颜色。如果是彩色图片的话,那么(繁体:麼)就应该是28×28×3,这个3表《繁:錶》示的是RGB三个颜色通道。
y就直播吧jiù 是一个数字,0~9。
有些算法还会降x,y进行归一化,也就是转换[繁体:換]为0~1之间的矩阵、数字。
第二步【练:bù】:抽取特征。
卷积(特征提取)的具《jù》体计算方法:
其(读:qí)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(繁:個)数是相同的(filter W0、filter W1)。既然是矩阵,那么可以设中间的参数是W,于是就有Wx b = output。这里的W是我们最终要训练出来的。
计算方法《pinyin:fǎ》:
w0与x蓝色区《繁:區》域做内积(对应位置相乘后相加):
f1第1层【练:céng】 = 0×1 0×1 0×1 0×-1 1×-1 1×0 0×-1 1×1 1×0 = 0
世界杯f1第2层[céng] = 0×-1 0×-1 0×1 0×-1 0×1 1×0 0×-1 2×1 2×0 = 2
f1第3层 = 0×1 0×0 0×-1 0×0 2×0 2×0 0×1 0×-1 0×-1 = 0
那么根据神经网络得分函数[繁体:數]:f(x,w) = wx b
这里(繁体:裏)的b =1
那么输出(繁体:齣)的得分值就为f1 f2 f3 b = 0 2 0 1 =3
最右边绿色的矩阵第1行,第1列,就是3
将卷积核在输入矩阵滑{练:huá}动,
同理(练:lǐ)可以计算
这里的输出叫做特征《繁体:徵》图。
这里就[拼音:jiù]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(练:fēi)线性的函数将线性结果非线性化(叫做激活函数),这层叫作卷积层。
这里只是一层,大dà 型数据集(输[繁体:輸]入很(pinyin:hěn)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(拼音:rú)VGG-16,就有16个卷积层。
进一《练:yī》步浓缩叫做池化层。
同样有一个(繁:個)filter,将特征图进行MAX(取最大值)或者MEAN(取均值),进一《拼音:yī》步浓缩特征。
浓缩完特征之后,接(jiē)着后面的层叫做全连接层。
就是将权重{拼音:zhòng}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[练:de]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的矩阵,就是分类0~9的结果。
以上最zuì 重要的就是要求W,也就是最前边说的澳门金沙,根据大数据找规律。
第三步(pinyin:bù):参数更新
那么还有问《繁:問》题,W是多少谁知道?
没人知道,这里是根据计算机一步一步的试[繁体:試]出来的,
先随机的给出一组W,算出结果Y1,利(pinyin:lì)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,有些叫做代价函数。当代价函数最小的时候,预测值Y1和真实【练:shí】值y的差距越来越小,当差距在我们可以接受的范围内,那么就可《pinyin:kě》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。
那么如何[练:hé]让损失函数最小呢?这里并不是求导后求极值点,而是对损失函数求(qiú)导数,调整W,使得差值沿着导数的方向前进,最终(繁体:終)达到极小值点。
这时候【练:hòu】得到的W就是我们最终要的结果了。
第四步:利用参数《繁:數》
既然【练:rán】得[练:dé]到了W,我们就可以利用[pinyin:yòng]这个W,将一个未知结果的x输入,从而得到通过W计算出的y,这个y就是图片识别的结果。
现在有很多的《拼音:de》开源深度学习框架,是各大著名公司封装好的函数(已经造好[拼音:hǎo]的轮子),
以下是一个卷《繁体:捲》积神经网络识别MNIST的小例子(读:zi)(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99%以上[拼音:shàng]。
输(繁开云体育体:輸)出结果:
Extracting MNIST_data/train-images-idx3-ubyte.gz
Extracting MNIST_data/train-labels-idx1-ubyte.gz
Extracting MNIST_data/t10k-images-idx3-ubyte.gz
第0次迭代,测试集准确率(拼音:lǜ)是0.7688
第1次迭代,测试集准zhǔn 确率是0.7831
第2次迭代,测试集准确(繁:確)率是0.8829
第3次迭[dié]代,测试集准确率是0.8883
第4次迭代,测试集{读:jí}准确率是0.889
第5次迭代,测试集准确[繁:確]率是0.8919
第6次迭代,测试集准[繁:準]确率是0.8908
第7次迭代,测试集(jí)准确率是0.893
第8次迭代,测试集准确率[练:lǜ]是0.894
第9次迭代,测试集准确[què]率是0.8949
第10次迭代,测{pinyin:cè}试集准确率是0.8927
第11次迭代,测试集准确率是[shì]0.8935
第12次迭代,测《繁:測》试集准确率是0.8948
第13次迭代,测试集(pinyin:jí)准确率是0.9873
第14次【cì】迭代,测试集准确率是0.9881
第15次迭代,测试集准确率(拼音:lǜ)是0.9864
第16次迭代,测试集准确率【lǜ】是0.9885
第17次迭代,测试集准确[拼音:què]率是0.9906
第18次迭代,测试集(读:jí)准确率是0.9876
第19次迭代,测试集《读:jí》准确率是0.9884
第20次迭代,测(繁:測)试集准确率是0.9902
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