机器学习第六堂课20210408
卷积神经网络
传统监督学习过程：y = h(x)
图像作为输入的神经网络：
减少参数量：1神经元局部的连接，关注图像局部特征2空间上参数共享，保持图形特征的空间信息；
相关运算：
2维相关运算：h = filter2(f,I)
h(x,y) = F& I(x,y)
卷积运算：同一个神经元作用于图像所有的局部区域。
以滑动窗口的方式对图像区域和卷积核进行 元素级相乘并相加。
图像区域（已知）* 卷积核（未知） = 特征图
卷积核和特征提取：基于卷积核提取的特征鲁棒性更好。
卷积神经网络的组成：输入层、卷积层（由卷积核和卷积运算组成）、非线性激活函数、池化层Poolinng和全连接层。
每个神经元是一个卷积核，输出一个2维响应图。
神经网络的结构是：
输入层 + 隐藏层 + 激活函数 + 输出层
卷积神经网络的组成：
输入层 + 卷积层 + 激活函数 + 池化层 + 全连接层
INPUT + CONV + RELU + POOL + FC
卷积层主要参数：
1、Height/Weight：卷积核的空间维度；
2、Depth：通道数；
3、上一层的数量。
4、Stride滑动窗口每次滑动的步幅。例如：Stride = 2 。
5、Padding填充的数值，一般Padding = 0 。
输出的空间维度是多大的？
池化层：作用是缩小输出图像的大小。
最大池化（Max Pooling）
多个卷积层的叠加。
不同的卷积层可以学到不同程度的特征。
分类任务中的卷积神经网络：特征提取部分（通用于多种任务） + 分类
卷积神经网络的复兴：
1、1989年LeCun提出了现代CNN的雏形LeNet
2、2012年Hinton
CNN的发展史LeNet、Alexnet 、VGG、GoogleNet、ResNet（残差网络）。
残差网络之前，卷积层的层数不超过20层。
残差网络使得深层卷积网络成为可能。
深度学习框架：
pytorch：由facebook提出，在计算机视觉的顶会上面应用很多。
tensorflow：Google提出。
（0）数据划分：Train + Validation + Test
（1）数据预处理-数据归一化
（2）参数初始化：初始为f服从（0,1）的高斯分布，加载预训练模型。100万的数据集训练出来的效果很好，但是自己收集到1000-2000个数据集，这时，可以把100万里面的数据拿到自己的数据集里面来。
迁移学习：关于参数的初始化，可以用一个大的模型进行自己模型的初始化。
（3）学习率，是一个超参数。
梯度下降法
学习率需要人为设定，因为是一个超参，设定方式：
1、前期观察损失函数变化趋势选择大致合适的学习率；
2、对比不同学习率得到的损失函数收敛值
固定学习率的问题：考虑二元函数，无论选择多大的学习率，手链都很慢！
自适应优化器（参数更新）：现在深度学习框架里面有提供。
1、Momentum：避免梯度急剧下降。
2、RMSprop
3、Adam
Mini-Batch梯度下降法
（4）模型正则化策略-Dropout
训练过程中随机将某些神经元设置为0，避免过拟合。
防止过拟合的其他策略：训练提前终止。
参考链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/161738585
https://www.pianshen.com/article/39961694615/
https://blog.csdn.net/u012328159/article/details/80311892
