印前問(wèn)答

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AI人工智能技術(shù)是通過(guò)怎樣的方式實(shí)現人臉識別和圖片識別的?

印刷問(wèn)答 2021-04-26 03:44 506

用通俗的話(huà)總的來(lái)說(shuō),就是利用大數據抽取規律,再利用規律去預測(回歸)、分類(lèi)、聚類(lèi)未知的輸入,得到輸出(結果)ai如何鏈接圖片。

單說(shuō)圖片識別:

這里面的大數據就是已知的輸入(圖片)和已知的結果(圖片的標簽),抽取規律也就是相應的算法(卷及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )),預測、分類(lèi)、聚類(lèi)就是得到圖片的結果(圖片識別)ai如何鏈接圖片。

可以分為以下幾步:

第一步:數據的預處理ai如何鏈接圖片。

圖片是由一個(gè)一個(gè)的像素組成的,就拿入門(mén)的案例說(shuō)吧,MNIST數據集,是一個(gè)手寫(xiě)數字的數據集,每一張圖片都是由28×28個(gè)像素點(diǎn)形成的ai如何鏈接圖片。

就像這樣:

總共有60000張這樣的圖片ai如何鏈接圖片,而圖片的標簽(也就是結果)也是已知的(0~9),那么設輸入為x輸出為y,

計算機是無(wú)法讀懂圖片的,所以我們要將圖片轉換成計算機所能認識的東東ai如何鏈接圖片。

矩陣:

x就是一個(gè)28×28的矩陣每一個(gè)點(diǎn)表示圖片中相應位置的灰度ai如何鏈接圖片。有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )為了更簡(jiǎn)化的計算,將28×28 的矩陣,轉換為一個(gè)1×784的向量(一維矩陣)。這里的x是28×28×1,這個(gè)1表示的是單通道,也就是只有一種顏色。如果是彩色圖片的話(huà),那么就應該是28×28×3,這個(gè)3表示的是RGB三個(gè)顏色通道。

y就是一個(gè)數字,0~9ai如何鏈接圖片。

有些算法還會(huì )降x,y進(jìn)行歸一化,也就是轉換為0~1之間的矩陣、數字ai如何鏈接圖片。

第二步:抽取特征ai如何鏈接圖片。

卷積(特征提?。┑木唧w計算方法:

其中input為輸入,filter叫做卷積核(暫且理解為濾波器),output叫做特征圖,特征圖的個(gè)數和filter的個(gè)數是相同的(filter W0、filter W1)ai如何鏈接圖片。既然是矩陣,那么可以設中間的參數是W,于是就有Wx+b = output。這里的W是我們最終要訓練出來(lái)的。

計算方法:

w0與x藍色區域做內積(對應位置相乘后相加):

f1第1層 = 0×1+ 0×1+ 0×1 + 0×-1+ 1×-1+ 1×0 + 0×-1+1×1+1×0 = 0

f1第2層 = 0×-1+0×-1+0×1 +0×-1+0×1+1×0 +0×-1+2×1+2×0 = 2

f1第3層 = 0×1+0×0+0×-1+ 0×0+2×0+2×0+ 0×1+0×-1+0×-1+ = 0

那么根據神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )得分函數:f(xai如何鏈接圖片,w) = wx+b

這里的b =1

那么輸出的得分值就為f1+f2+f3+b = 0+2+0+1 =3

最右邊綠色的矩陣第1行ai如何鏈接圖片,第1列,就是3

將卷積核在輸入矩陣滑動(dòng)ai如何鏈接圖片,

同理可以計算

這里的輸出叫做特征圖ai如何鏈接圖片。

這里就可以看出,經(jīng)過(guò)卷積核Filter(濾波器),將圖片濃縮了,濃縮之后,再進(jìn)行一次非線(xiàn)性的處理,用一些非線(xiàn)性的函數將線(xiàn)性結果非線(xiàn)性化(叫做激活函數),這層叫作卷積層ai如何鏈接圖片。

這里只是一層,大型數據集(輸入很多的情況)一層是不夠的,需要很多層,輸入-卷積-輸出-卷積-輸出........ai如何鏈接圖片。

比如VGG-16,就有16個(gè)卷積層ai如何鏈接圖片。

進(jìn)一步濃縮叫做池化層ai如何鏈接圖片。

同樣有一個(gè)filter,將特征圖進(jìn)行MAX(取最大值)或者M(jìn)EAN(取均值),進(jìn)一步濃縮特征ai如何鏈接圖片。

濃縮完特征之后,接著(zhù)后面的層叫做全連接層ai如何鏈接圖片。

就是將權重參數W(矩陣),分別乘以池化完成的結果,得到最終的分類(lèi)結果比如前邊所說(shuō)的0~9的手寫(xiě)字體,要分10個(gè)類(lèi)別,如果池化完成的結果是1×64,那么全連接層就應該是64×10,最終得到1×10的矩陣,就是分類(lèi)0~9的結果ai如何鏈接圖片。

以上最重要的就是要求W,也就是最前邊說(shuō)的,根據大數據找規律ai如何鏈接圖片。

第三步:參數更新

那么還有問(wèn)題ai如何鏈接圖片,W是多少誰(shuí)知道?

沒(méi)人知道ai如何鏈接圖片,這里是根據計算機一步一步的試出來(lái)的,

先隨機的給出一組W,算出結果Y1,利用已知的x當做輸入,用已知的y與y1坐差值,那么Y1-y就會(huì )有一個(gè)差值,就是預測值和真實(shí)值的差值ai如何鏈接圖片。稱(chēng)作損失函數,有些叫做代價(jià)函數。當代價(jià)函數最小的時(shí)候,預測值Y1和真實(shí)值y的差距越來(lái)越小,當差距在我們可以接受的范圍內,那么就可以認為,由權重參數W生成的Y1可以對輸入x進(jìn)行預測和分類(lèi)。

那么如何讓損失函數最小呢?這里并不是求導后求極值點(diǎn),而是對損失函數求導數,調整W,使得差值沿著(zhù)導數的方向前進(jìn),最終達到極小值點(diǎn)ai如何鏈接圖片。

這時(shí)候得到的W就是我們最終要的結果了ai如何鏈接圖片。

第四步:利用參數

既然得到了W,我們就可以利用這個(gè)W,將一個(gè)未知結果的x輸入,從而得到通過(guò)W計算出的y,這個(gè)y就是圖片識別的結果ai如何鏈接圖片。

現在有很多的開(kāi)源深度學(xué)習框架ai如何鏈接圖片,是各大著(zhù)名公司封裝好的函數(已經(jīng)造好的輪子),

以下是一個(gè)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )識別MNIST的小例子(基于google深度學(xué)習框架TensorFlow):

只是經(jīng)過(guò)了21次的參數更新,最終的識別準確率在99%以上ai如何鏈接圖片。

輸出結果:

Extracting MNIST_data/train-images-idx3-ubyte.gz

Extracting MNIST_data/train-labels-idx1-ubyte.gz

Extracting MNIST_data/t10k-images-idx3-ubyte.gz

Extracting MNIST_data/t10k-labels-idx1-ubyte.gz

第0次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.7688

第1次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.7831

第2次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.8829

第3次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.8883

第4次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.889

第5次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.8919

第6次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.8908

第7次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.893

第8次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.894

第9次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.8949

第10次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.8927

第11次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.8935

第12次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.8948

第13次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.9873

第14次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.9881

第15次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.9864

第16次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.9885

第17次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.9906

第18次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.9876

第19次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.9884

第20次迭代ai如何鏈接圖片,測試集準確率是0.9902

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