卷积神经网络中卷积是什么意思

一张图片对于计算机来说,它看到就是一个矩阵,其值从0~255之间,0表示黑色,255表示白色。

卷积神经网络中卷积是什么意思图1

将输入的图像类比为如下的绿色的5*5的矩阵,实际上是0~255之间的值,为了方便我们其中的像素值用0 ,1 表示,黄色表示卷积核,
卷积神经网络中卷积是什么意思图2

那么卷积的计算过程就是,3*3的卷积核在绿色5*5的输入图像上不断从左往右开始扫描,分别对应相乘,如1*1+1*0+0*1+1*0+1*1+1*0+0*1+1*0+1*1=3,依次得到右边的3*3的卷积后的图像,叫做特征图(Feature Map),也就是卷积后提取的特征。
卷积神经网络中卷积是什么意思图3

对于不同的卷积核提取到的是不同的特征,如下图,
卷积神经网络中卷积是什么意思图4
卷积神经网络中卷积是什么意思图5
对右边的输入图像,分别使用中

间不同的卷积核去进行滤波处理,得到提取到不同的特征图,如:边缘提取卷积核提取到的是edge特征,锐化卷积核提取到的是Sharpen特征,box blur 和Gaussian blur 就相当于opencv中的均值滤波和高斯滤波函数处理的结果。这些滤波器使用的是固定的卷积核,所以提取的是固定的特征。而卷积神经网络的卷积核是通过学习不断更新的,当网络训练结束时,神经网络的卷积核也就确定了,卷积核中的每一个值都是一个神经元,神经网络的训练过程就是卷积核中权重不断更新的过程。如下图所示,卷积核从左往右,从上往下不断扫描后得到的Feature Map,也就是提取到的特征。
卷积神经网络中卷积是什么意思图6

卷积核通过在输入图像上不断滑动来产生特征图(Feature Map),不同的卷积核可以生成不同的Feature Map。

卷积核相关参数介绍:

1、卷积核深度(depth),也就是卷积核的数量。

2、步长(stride),就是卷积核在输入图片上每次移动的像素个数,stride越大,得到的Feature Map越小,默认是Stride=(1,1)。

3、补零(Zero-Padding),由于以stride从左到右移动最后时,可能出现移动到图片以外,所以出现补零操作,默认是0.。

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