踐》Lab3——卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))
姓名zgx 學(xué)號(hào)******姓名和學(xué)號(hào)zgx******本實(shí)驗(yàn)屬于哪門課程中國(guó)海洋大學(xué)25秋《軟件工程原理與實(shí)踐》實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)3卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本次實(shí)驗(yàn)中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)均來(lái)自以下鏈接實(shí)驗(yàn)三https://oucaigroup.feishu.cn/wiki/ZZHiwlpZJiLuNCkpL5ScHeCTnqg實(shí)驗(yàn)四https://oucaigroup.feishu.cn/wiki/TWFdw1ecwiBILikSJrecvMX4nOf實(shí)驗(yàn)五https://oucaigroup.feishu.cn/wiki/UJ1xwmjVziixTckP1zFcgNgcnqc1. 實(shí)驗(yàn)三MNIST數(shù)據(jù)集分類1.1 基礎(chǔ)準(zhǔn)備這部分代碼主要是在為后面的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練做準(zhǔn)備導(dǎo)入所需要的庫(kù)、定義模型參數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)、設(shè)置運(yùn)行設(shè)備三部分。1.2 加載數(shù)據(jù)MNIST1.2.1 MNIST 數(shù)據(jù)集并預(yù)處理設(shè)置圖片的大小為28*28, 并設(shè)置輸出類別數(shù)100-9 并加載訓(xùn)練集和測(cè)試集。對(duì)圖片進(jìn)行預(yù)處理 transforms.ToTensor()將圖片轉(zhuǎn)換成張量并將像素值縮放到0~1 通過(guò)transforms.Normalize()對(duì)像素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并用transforms.Compose()將上述操作組合起來(lái)依次執(zhí)行。1.2.2 顯示數(shù)據(jù)集中的部分圖像取出 MNIST 訓(xùn)練集中的前 20 張圖片按 4 行 5 列顯示出來(lái)。1.3 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)1.3.1 構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這部分代碼定義了兩種模型全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)首先將每張 28×28 的圖片展開為包含 784 個(gè)像素值的一維向量然后依次通過(guò)兩個(gè)隱藏層和一個(gè)輸出層引入ReLU函數(shù)進(jìn)行非線性變換最后通過(guò)LogSoftmax輸出各類別的對(duì)數(shù)概率。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接接收二維圖像通過(guò)兩次卷積提取圖像中的筆畫、邊緣等局部特征并在每次卷積后使用 ReLU 激活和最大池化。將大小從 28×28 逐步縮小為 4×4再將特征展開送入兩個(gè)全連接層完成分類。這部分主要是為后續(xù)訓(xùn)練和比較分類做準(zhǔn)備。1.3.2 定義訓(xùn)練和測(cè)試函數(shù)對(duì)每批數(shù)據(jù)依次執(zhí)行梯度清零、前向傳播、損失計(jì)算、反向傳播和參數(shù)更新。損失計(jì)算采用負(fù)對(duì)數(shù)似然損失主要是用于衡量預(yù)測(cè)結(jié)果與真實(shí)標(biāo)簽之間的差距。每隔 100 個(gè)批次輸出一次訓(xùn)練進(jìn)度和當(dāng)前批次的損失這樣也能方便觀察結(jié)果。最后是進(jìn)行測(cè)試選擇每張圖片輸出值最大的類別作為預(yù)測(cè)標(biāo)簽將預(yù)測(cè)標(biāo)簽與真實(shí)標(biāo)簽進(jìn)行比較累計(jì)預(yù)測(cè)正確的數(shù)量同時(shí)累加各批次的損失。計(jì)算平均損失和分類準(zhǔn)確率。1.4 進(jìn)行訓(xùn)練1.4.1 在小型全連接網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練先設(shè)置隱藏層有8個(gè)神經(jīng)元隨后調(diào)用FC2Layer創(chuàng)建全連接模型。開始進(jìn)行訓(xùn)練。其中的optim.SGD()是帶動(dòng)量的隨機(jī)梯度下降優(yōu)化器。有動(dòng)量可以使參數(shù)更新時(shí)結(jié)合之前積累的更新方向可以更好的減少來(lái)回震蕩。1.4.2 在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練定義兩個(gè)卷積層各輸出 6 個(gè)特征通道利用CNN(創(chuàng)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也同樣為CNN設(shè)計(jì)帶動(dòng)量的隨機(jī)梯度下降優(yōu)化器。最后輸出結(jié)果通過(guò)以上對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)含有相同參數(shù)的CNN效果要明顯優(yōu)于簡(jiǎn)單的全連接網(wǎng)絡(luò)。主要是因?yàn)镃NN中的“卷積”和“池化”可以更好的挖掘圖像中的信息幫助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更精準(zhǔn)的識(shí)別。1.5 打亂像素順序后再次在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練與測(cè)試如果把圖像中的像素打亂順序“卷積”和“池化”會(huì)難以發(fā)揮作用。再次實(shí)驗(yàn)觀察兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)果如何。1.5.1 隨機(jī)打亂像素后圖像的形態(tài)把像素打亂就是把圖片中的28\×28784 個(gè)像素隨機(jī)打亂然后組成的圖像。1.5.2 重新定義訓(xùn)練與測(cè)試函數(shù)與之前的測(cè)試函數(shù)沒多大區(qū)別只是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了打亂順序操作。1.5.3 在小型全連接網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練1.5.3 在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練通過(guò)兩次實(shí)驗(yàn)來(lái)看全連接網(wǎng)絡(luò)的性能基本沒有發(fā)生變化但是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能明顯的下降。這主要因?yàn)榫矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心“卷積”和“池化”需要利用像素之間的局部關(guān)系打亂之后這些像素關(guān)系就無(wú)法得到利用了也大大影響了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能。2. 實(shí)驗(yàn)四CIFAR10 數(shù)據(jù)集分類2.1 基礎(chǔ)準(zhǔn)備這部分代碼完成了模型訓(xùn)練前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。先導(dǎo)入所需的庫(kù)并根據(jù) GPU 是否可用選擇計(jì)算設(shè)備。隨后將圖片轉(zhuǎn)換成張量把像素值調(diào)整到 ?1 到 1 的范圍再分別加載 CIFAR-10 的訓(xùn)練集和測(cè)試集使用 DataLoader 按批次讀取數(shù)據(jù)。訓(xùn)練時(shí)打亂樣本順序測(cè)試時(shí)保持原有順序。最后定義類別名稱方便查看預(yù)測(cè)結(jié)果。展示CIFAR10 數(shù)據(jù)集里面的一些照片這里的迭代器沒有 .next() 方法需要使用 Python 內(nèi)置的 next() 函數(shù)獲取一批數(shù)據(jù)。將原語(yǔ)句改成images, labels next(iter(trainloader))即可2.2 定義網(wǎng)絡(luò)、損失函數(shù)和優(yōu)化器這部分代碼搭建了一個(gè)包含兩個(gè)卷積層、兩次最大池化和三個(gè)全連接層的分類網(wǎng)絡(luò)。卷積層負(fù)責(zé)提取圖片特征池化層負(fù)責(zé)縮小特征圖、減少計(jì)算量全連接層則綜合這些特征輸出十個(gè)類別的得分。圖片經(jīng)過(guò)卷積和池化后每張得到 16 張大小為 5×5 的特征圖需要先展開成 400 個(gè)特征值再送入全連接層。最后代碼將模型放到指定設(shè)備上并設(shè)置交叉熵?fù)p失函數(shù)和 Adam 優(yōu)化器為后續(xù)計(jì)算損失和更新參數(shù)做好準(zhǔn)備。2.3 訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)這部分代碼實(shí)現(xiàn)了模型的訓(xùn)練過(guò)程共訓(xùn)練 10 輪每輪按批次讀取訓(xùn)練圖片和真實(shí)標(biāo)簽。每個(gè)批次先清空之前的梯度再將圖片輸入模型計(jì)算預(yù)測(cè)結(jié)果與真實(shí)標(biāo)簽之間的損失隨后通過(guò)反向傳播計(jì)算梯度由優(yōu)化器更新模型參數(shù)。反向傳播負(fù)責(zé)計(jì)算梯度而優(yōu)化器負(fù)責(zé)真正調(diào)整參數(shù)兩者共同完成模型的學(xué)習(xí)。訓(xùn)練過(guò)程中還會(huì)定期輸出當(dāng)前批次的損失方便觀察訓(xùn)練進(jìn)度和損失變化。2.4 訓(xùn)練結(jié)果從測(cè)試集中取出8張圖片這部分也會(huì)報(bào)錯(cuò)解決方法同2.1中的圖片展示方法把圖片輸入模型看看CNN把這些圖片識(shí)別成了什么可以看出有部分圖片識(shí)別錯(cuò)了。網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)數(shù)據(jù)集上的表現(xiàn)3. 實(shí)驗(yàn)五VGG16對(duì)CIFAR10分類3.1 定義dataloader這部分代碼在原有的數(shù)據(jù)加載流程中加入了數(shù)據(jù)增強(qiáng)并分別設(shè)置訓(xùn)練集和測(cè)試集的預(yù)處理方式。訓(xùn)練圖片經(jīng)過(guò)隨機(jī)裁剪和水平翻轉(zhuǎn)后同一張圖片在不同輪次中可能呈現(xiàn)不同的位置和朝向有助于模型適應(yīng)圖片的變化。測(cè)試圖片只進(jìn)行張量轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化保證評(píng)估過(guò)程穩(wěn)定。同時(shí)代碼調(diào)整了各通道的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)并將訓(xùn)練和測(cè)試的批次大小都設(shè)為 128。也就是 transform 負(fù)責(zé)處理單張圖片而 DataLoader 負(fù)責(zé)把圖片和標(biāo)簽組織成批次兩者共同為模型提供訓(xùn)練和測(cè)試數(shù)據(jù)。3.2 VGG網(wǎng)絡(luò)定義模型實(shí)現(xiàn)代碼這部分代碼通過(guò)配置列表搭建了一個(gè) VGG 風(fēng)格的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)列表中的數(shù)字表示卷積層的輸出通道數(shù)M 表示最大池化。相比之前的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)它增加了卷積層和通道數(shù)并在每個(gè)卷積層后加入批量歸一化和 ReLU以提取更豐富的特征并幫助穩(wěn)定訓(xùn)練。圖片經(jīng)過(guò)五次池化后由 32×32 縮小到 1×1最終得到 512 個(gè)特征再通過(guò)全連接層輸出十個(gè)類別的得分。代碼中需要修改一下語(yǔ)句self.features self._make_layers(self.cfg)否則會(huì)導(dǎo)致變量名不一致。代碼中需要修改一下語(yǔ)句self.classifier nn.Linear(512, 10)將2048改為512適配后續(xù)的代碼參數(shù)否則無(wú)法運(yùn)行成功。初始化一些參數(shù)使用交叉熵?fù)p失函數(shù)衡量預(yù)測(cè)結(jié)果與真實(shí)標(biāo)簽之間的差距再設(shè)置學(xué)習(xí)率為 0.001 的 Adam 優(yōu)化器用于后續(xù)更新模型參數(shù)。對(duì)比之下?lián)p失函數(shù)和優(yōu)化方式是保持不變的。3.3 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練訓(xùn)練的代碼和之前完全一樣3.4 測(cè)試驗(yàn)證準(zhǔn)確率測(cè)試代碼也與之前完全一樣根據(jù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)化版的VGG網(wǎng)絡(luò)就可以將準(zhǔn)確率從63%大幅度提升到82.79%二、問(wèn)題總結(jié)與體會(huì)1. DataLoader 中shuffle 取不同值有什么區(qū)別shuffle決定讀取樣本時(shí)是否打亂順序。shuffleTrue每輪訓(xùn)練重新打亂樣本順序使不同 batch 的樣本組合發(fā)生變化減少固定排列順序?qū)τ?xùn)練的影響。shuffleFalse按數(shù)據(jù)集原有順序讀取每輪的樣本順序基本一致。訓(xùn)練集通常設(shè)為True測(cè)試集通常設(shè)為False。訓(xùn)練時(shí)打亂數(shù)據(jù)有助于模型學(xué)習(xí)測(cè)試時(shí)不更新參數(shù)一般不需要打亂也方便對(duì)應(yīng)預(yù)測(cè)結(jié)果和原始樣本。2. transform 中取不同值有什么區(qū)別Normalize(mean, std)是按通道調(diào)整像素?cái)?shù)值改變輸入數(shù)據(jù)的中心位置和數(shù)值尺度。其計(jì)算公式為x′x?meanstd x\frac{x-\text{mean}}{\text{std}}x′stdx?mean?例如Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))中兩組數(shù)分別對(duì)應(yīng) RGB 三個(gè)通道的均值參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)。輸入已經(jīng)在[0,1]時(shí)變換后落在[-1,1]。這不代表處理后的實(shí)際均值一定為 0、標(biāo)準(zhǔn)差一定為 1。只有使用數(shù)據(jù)本身的相應(yīng)統(tǒng)計(jì)量才有這樣的標(biāo)準(zhǔn)化效果。3. epoch 和 batch 的區(qū)別是什么batch一次送入模型的一批樣本。batch size這一批包含多少個(gè)樣本。epoch整個(gè)訓(xùn)練集被完整訓(xùn)練一遍。例如訓(xùn)練集有 50,000 張圖片batch_size100那么1 個(gè) epoch500 個(gè) batch 1\text{ 個(gè) epoch}500\text{ 個(gè) batch}1個(gè)epoch500個(gè)batch通常每處理一個(gè) batch就進(jìn)行一次前向傳播、損失計(jì)算、反向傳播和參數(shù)更新。因此訓(xùn)練 10 個(gè) epoch通常會(huì)更新參數(shù) 5,000 次。4. 1×1 卷積和 FC 有什么區(qū)別主要起什么作用1×1 卷積雖然只覆蓋一個(gè)空間位置但會(huì)使用該位置的所有輸入通道對(duì)這些通道進(jìn)行加權(quán)組合。例如輸入為64×32×32使用 16 個(gè) 1×1 卷積核步長(zhǎng)為 1、不填充時(shí)輸出為64×32×32→16×32×32 64\times32\times32\rightarrow16\times32\times3264×32×32→16×32×32空間尺寸不變通道數(shù)由 64 變成 16。對(duì)比項(xiàng)1×1 卷積展平后的全連接層 FC處理范圍每個(gè)空間位置上的所有通道展平后的全部輸入特征空間結(jié)構(gòu)保留二維位置結(jié)構(gòu)通常輸出一個(gè)特征向量參數(shù)共享不同空間位置使用同一組權(quán)重不同輸入位置通常使用不同權(quán)重常見作用通道融合、升降維、殘差分支對(duì)齊綜合全部特征輸出分類得分1×1 卷積主要有三個(gè)用途調(diào)整通道數(shù)使特征符合后續(xù)網(wǎng)絡(luò)的輸入要求。融合不同通道的信息學(xué)習(xí)新的特征組合。先降低通道數(shù)再進(jìn)行較大的卷積減少后續(xù)計(jì)算量。它本身仍是線性變換接上 ReLU 等激活函數(shù)后才能引入非線性。5. Residual Learning 為什么能夠提升準(zhǔn)確率普通網(wǎng)絡(luò)直接學(xué)習(xí)目標(biāo)映射 H(x)殘差學(xué)習(xí)則讓網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)F(x)H(x)?x F(x)H(x)-xF(x)H(x)?x最后通過(guò)跳躍連接得到y(tǒng)F(x)x yF(x)xyF(x)x也就是保留輸入特征再學(xué)習(xí)需要補(bǔ)充或修正的部分。它主要解決深層網(wǎng)絡(luò)難以訓(xùn)練的問(wèn)題保留原有信息。輸入可以通過(guò)跳躍連接直接傳到后面不必完全依賴多層變換。方便梯度傳播。反向傳播多了一條直接路徑有助于減輕深層網(wǎng)絡(luò)的梯度傳播困難。緩解網(wǎng)絡(luò)退化。如果新增的層暫時(shí)學(xué)不到有效改進(jìn)可以讓殘差接近 0使整個(gè)模塊接近恒等映射避免新增層必須重新學(xué)會(huì)“保留輸入”。因此殘差結(jié)構(gòu)使更深的網(wǎng)絡(luò)更容易優(yōu)化從而有機(jī)會(huì)學(xué)到更有效的特征并提高準(zhǔn)確率。6. 代碼練習(xí)二中的網(wǎng)絡(luò)與 LeNet 有什么區(qū)別代碼練習(xí)二采用的是 LeNet 風(fēng)格的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由兩層卷積、兩次最大池化和三層全連接組成用于 CIFAR-10 圖像分類。輸入圖片為三通道的 32×32 彩色圖像數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的變化如下表中省略 batch 維度網(wǎng)絡(luò)操作輸出形狀輸入圖片3×32×32第一層 5×5 卷積接 ReLU6×28×28第一次 2×2 最大池化6×14×14第二層 5×5 卷積接 ReLU16×10×10$第二次 2×2 最大池化16×5×516×5×516×5×5展平400第一層全連接接 ReLU120第二層全連接接 ReLU84第三層全連接10兩者的共同點(diǎn)是采用局部連接和卷積權(quán)重共享來(lái)提取圖像特征再通過(guò)后續(xù)網(wǎng)絡(luò)完成分類。它們都能直接從圖像中學(xué)習(xí)特征不需要手工設(shè)計(jì)特征。主要區(qū)別如下激活函數(shù)不同。早期網(wǎng)絡(luò)使用 sigmoid 類的平滑飽和激活函數(shù)本實(shí)驗(yàn)在兩層卷積和前兩層全連接之后使用 ReLU。ReLU 計(jì)算簡(jiǎn)單正值區(qū)域不會(huì)因激活函數(shù)飽和而使梯度趨近于零有利于訓(xùn)練。下采樣方式不同。本實(shí)驗(yàn)明確使用MaxPool2d(2, 2)每次取局部區(qū)域的最大值使特征圖的高、寬減半。1989 年網(wǎng)絡(luò)的下采樣由其局部連接和步長(zhǎng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不能直接理解為本代碼中的獨(dú)立最大池化層。具體層結(jié)構(gòu)和參數(shù)配置不同。本實(shí)驗(yàn)的卷積通道數(shù)為3→6→16全連接層為400→120→84→10。它沿用了 LeNet 系列的設(shè)計(jì)思路但不是對(duì) 1989 年網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的原樣復(fù)現(xiàn)。訓(xùn)練配置不同。本實(shí)驗(yàn)使用交叉熵?fù)p失和 Adam 優(yōu)化器學(xué)習(xí)率為0.001。最后一層直接輸出 10 個(gè)類別的原始得分由CrossEntropyLoss完成相應(yīng)計(jì)算因此不需要在網(wǎng)絡(luò)末尾額外添加 Softmax。7. 卷積后 feature map 尺寸變小如何應(yīng)用 Residual Learning關(guān)鍵要求是參與相加的兩個(gè)張量必須具有相同的形狀包括通道數(shù)、高和寬。尺寸一致時(shí)可以直接相加yF(x)x yF(x)xyF(x)x尺寸不一致時(shí)需要先調(diào)整捷徑分支yF(x)P(x) yF(x)P(x)yF(x)P(x)其中P(x) 是用于匹配形狀的變換。情況處理方法高、寬不變通道數(shù)改變用 1×1 卷積調(diào)整通道數(shù)高、寬縮小例如減半用帶步長(zhǎng)的 1×1 卷積同時(shí)調(diào)整空間尺寸和通道數(shù)因未填充卷積而縮小如32→28可修改主分支的 padding 保持尺寸或?qū)輳椒种нM(jìn)行匹配的裁剪等處理例如主分支把輸入從64×32×32變成128×16×16捷徑分支可以使用nn.Conv2d(64, 128, kernel_size1, stride2)。這樣兩條分支的輸出都是128×16×16可以逐元素相加。8. 有什么方法可以進(jìn)一步提升準(zhǔn)確率可以從以下方面改進(jìn)方法具體做法與目的數(shù)據(jù)增強(qiáng)訓(xùn)練時(shí)加入適度的隨機(jī)裁剪、水平翻轉(zhuǎn)減少對(duì)固定圖像形式的依賴調(diào)整學(xué)習(xí)率前期使用合適的學(xué)習(xí)率后期逐步降低讓參數(shù)調(diào)整更細(xì)調(diào)整訓(xùn)練輪數(shù)訓(xùn)練不足時(shí)增加 epoch出現(xiàn)過(guò)擬合時(shí)不再單純延長(zhǎng)訓(xùn)練改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加卷積通道或深度引入殘差連接提高特征提取能力加入 BatchNorm改善網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練穩(wěn)定性控制過(guò)擬合使用權(quán)重衰減、適當(dāng)?shù)?Dropout 或早停檢查數(shù)據(jù)處理確保標(biāo)簽正確、標(biāo)準(zhǔn)化一致測(cè)試時(shí)調(diào)用model.eval()首先應(yīng)同時(shí)觀察訓(xùn)練集和驗(yàn)證集的損失、準(zhǔn)確率再?zèng)Q定調(diào)整方向訓(xùn)練集和驗(yàn)證集都表現(xiàn)不好重點(diǎn)檢查是否訓(xùn)練不足、學(xué)習(xí)率不合適或模型能力不足。訓(xùn)練集很好驗(yàn)證集明顯較差重點(diǎn)考慮過(guò)擬合增加數(shù)據(jù)增強(qiáng)和正則化。訓(xùn)練過(guò)程中損失反復(fù)大幅波動(dòng)優(yōu)先檢查學(xué)習(xí)率和輸入數(shù)據(jù)。心得體會(huì)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我學(xué)會(huì)了在 Colab 中使用 PyTorch 完成 MNIST 和 CIFAR-10 圖像分類熟悉了數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型搭建、訓(xùn)練和測(cè)試的基本過(guò)程也弄清了卷積層、池化層和全連接層各自的作用對(duì)圖片如何經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)得到分類結(jié)果有了更具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)簡(jiǎn)單卷積網(wǎng)絡(luò)和 VGG 網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比我進(jìn)一步理解了不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在特征提取方式上的差異。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到圖像分類效果不僅與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)數(shù)據(jù)增強(qiáng)、學(xué)習(xí)率和訓(xùn)練輪數(shù)等設(shè)置也會(huì)影響結(jié)果不能只靠增加網(wǎng)絡(luò)層數(shù)來(lái)提高準(zhǔn)確率。這次實(shí)驗(yàn)讓我逐漸能夠把代碼中的操作與所學(xué)原理聯(lián)系起來(lái)對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有了更清楚的理解也學(xué)會(huì)了在遇到維度不匹配等問(wèn)題時(shí)沿著數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的變化過(guò)程查找原因。 《軟件工程原理與實(shí)踐》Lab3——卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
姓名zgx 學(xué)號(hào)******姓名和學(xué)號(hào)zgx******本實(shí)驗(yàn)屬于哪門課程中國(guó)海洋大學(xué)25秋《軟件工程原理與實(shí)踐》實(shí)驗(yàn)名稱實(shí)驗(yàn)3卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本次實(shí)驗(yàn)中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)均來(lái)自以下鏈接實(shí)驗(yàn)三https://oucaigroup.feishu.cn/wiki/ZZHiwlpZJiLuNCkpL5ScHeCTnqg實(shí)驗(yàn)四https://oucaigroup.feishu.cn/wiki/TWFdw1ecwiBILikSJrecvMX4nOf實(shí)驗(yàn)五https://oucaigroup.feishu.cn/wiki/UJ1xwmjVziixTckP1zFcgNgcnqc1. 實(shí)驗(yàn)三MNIST數(shù)據(jù)集分類1.1 基礎(chǔ)準(zhǔn)備這部分代碼主要是在為后面的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練做準(zhǔn)備導(dǎo)入所需要的庫(kù)、定義模型參數(shù)統(tǒng)計(jì)函數(shù)、設(shè)置運(yùn)行設(shè)備三部分。1.2 加載數(shù)據(jù)MNIST1.2.1 MNIST 數(shù)據(jù)集并預(yù)處理設(shè)置圖片的大小為28*28, 并設(shè)置輸出類別數(shù)100-9 并加載訓(xùn)練集和測(cè)試集。對(duì)圖片進(jìn)行預(yù)處理 transforms.ToTensor()將圖片轉(zhuǎn)換成張量并將像素值縮放到0~1 通過(guò)transforms.Normalize()對(duì)像素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并用transforms.Compose()將上述操作組合起來(lái)依次執(zhí)行。1.2.2 顯示數(shù)據(jù)集中的部分圖像取出 MNIST 訓(xùn)練集中的前 20 張圖片按 4 行 5 列顯示出來(lái)。1.3 創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)1.3.1 構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這部分代碼定義了兩種模型全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)首先將每張 28×28 的圖片展開為包含 784 個(gè)像素值的一維向量然后依次通過(guò)兩個(gè)隱藏層和一個(gè)輸出層引入ReLU函數(shù)進(jìn)行非線性變換最后通過(guò)LogSoftmax輸出各類別的對(duì)數(shù)概率。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接接收二維圖像通過(guò)兩次卷積提取圖像中的筆畫、邊緣等局部特征并在每次卷積后使用 ReLU 激活和最大池化。將大小從 28×28 逐步縮小為 4×4再將特征展開送入兩個(gè)全連接層完成分類。這部分主要是為后續(xù)訓(xùn)練和比較分類做準(zhǔn)備。1.3.2 定義訓(xùn)練和測(cè)試函數(shù)對(duì)每批數(shù)據(jù)依次執(zhí)行梯度清零、前向傳播、損失計(jì)算、反向傳播和參數(shù)更新。損失計(jì)算采用負(fù)對(duì)數(shù)似然損失主要是用于衡量預(yù)測(cè)結(jié)果與真實(shí)標(biāo)簽之間的差距。每隔 100 個(gè)批次輸出一次訓(xùn)練進(jìn)度和當(dāng)前批次的損失這樣也能方便觀察結(jié)果。最后是進(jìn)行測(cè)試選擇每張圖片輸出值最大的類別作為預(yù)測(cè)標(biāo)簽將預(yù)測(cè)標(biāo)簽與真實(shí)標(biāo)簽進(jìn)行比較累計(jì)預(yù)測(cè)正確的數(shù)量同時(shí)累加各批次的損失。計(jì)算平均損失和分類準(zhǔn)確率。1.4 進(jìn)行訓(xùn)練1.4.1 在小型全連接網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練先設(shè)置隱藏層有8個(gè)神經(jīng)元隨后調(diào)用FC2Layer創(chuàng)建全連接模型。開始進(jìn)行訓(xùn)練。其中的optim.SGD()是帶動(dòng)量的隨機(jī)梯度下降優(yōu)化器。有動(dòng)量可以使參數(shù)更新時(shí)結(jié)合之前積累的更新方向可以更好的減少來(lái)回震蕩。1.4.2 在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練定義兩個(gè)卷積層各輸出 6 個(gè)特征通道利用CNN(創(chuàng)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也同樣為CNN設(shè)計(jì)帶動(dòng)量的隨機(jī)梯度下降優(yōu)化器。最后輸出結(jié)果通過(guò)以上對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)含有相同參數(shù)的CNN效果要明顯優(yōu)于簡(jiǎn)單的全連接網(wǎng)絡(luò)。主要是因?yàn)镃NN中的“卷積”和“池化”可以更好的挖掘圖像中的信息幫助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更精準(zhǔn)的識(shí)別。1.5 打亂像素順序后再次在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練與測(cè)試如果把圖像中的像素打亂順序“卷積”和“池化”會(huì)難以發(fā)揮作用。再次實(shí)驗(yàn)觀察兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上的結(jié)果如何。1.5.1 隨機(jī)打亂像素后圖像的形態(tài)把像素打亂就是把圖片中的28\×28784 個(gè)像素隨機(jī)打亂然后組成的圖像。1.5.2 重新定義訓(xùn)練與測(cè)試函數(shù)與之前的測(cè)試函數(shù)沒多大區(qū)別只是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了打亂順序操作。1.5.3 在小型全連接網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練1.5.3 在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上訓(xùn)練通過(guò)兩次實(shí)驗(yàn)來(lái)看全連接網(wǎng)絡(luò)的性能基本沒有發(fā)生變化但是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能明顯的下降。這主要因?yàn)榫矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心“卷積”和“池化”需要利用像素之間的局部關(guān)系打亂之后這些像素關(guān)系就無(wú)法得到利用了也大大影響了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的性能。2. 實(shí)驗(yàn)四CIFAR10 數(shù)據(jù)集分類2.1 基礎(chǔ)準(zhǔn)備這部分代碼完成了模型訓(xùn)練前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。先導(dǎo)入所需的庫(kù)并根據(jù) GPU 是否可用選擇計(jì)算設(shè)備。隨后將圖片轉(zhuǎn)換成張量把像素值調(diào)整到 ?1 到 1 的范圍再分別加載 CIFAR-10 的訓(xùn)練集和測(cè)試集使用 DataLoader 按批次讀取數(shù)據(jù)。訓(xùn)練時(shí)打亂樣本順序測(cè)試時(shí)保持原有順序。最后定義類別名稱方便查看預(yù)測(cè)結(jié)果。展示CIFAR10 數(shù)據(jù)集里面的一些照片這里的迭代器沒有 .next() 方法需要使用 Python 內(nèi)置的 next() 函數(shù)獲取一批數(shù)據(jù)。將原語(yǔ)句改成images, labels next(iter(trainloader))即可2.2 定義網(wǎng)絡(luò)、損失函數(shù)和優(yōu)化器這部分代碼搭建了一個(gè)包含兩個(gè)卷積層、兩次最大池化和三個(gè)全連接層的分類網(wǎng)絡(luò)。卷積層負(fù)責(zé)提取圖片特征池化層負(fù)責(zé)縮小特征圖、減少計(jì)算量全連接層則綜合這些特征輸出十個(gè)類別的得分。圖片經(jīng)過(guò)卷積和池化后每張得到 16 張大小為 5×5 的特征圖需要先展開成 400 個(gè)特征值再送入全連接層。最后代碼將模型放到指定設(shè)備上并設(shè)置交叉熵?fù)p失函數(shù)和 Adam 優(yōu)化器為后續(xù)計(jì)算損失和更新參數(shù)做好準(zhǔn)備。2.3 訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)這部分代碼實(shí)現(xiàn)了模型的訓(xùn)練過(guò)程共訓(xùn)練 10 輪每輪按批次讀取訓(xùn)練圖片和真實(shí)標(biāo)簽。每個(gè)批次先清空之前的梯度再將圖片輸入模型計(jì)算預(yù)測(cè)結(jié)果與真實(shí)標(biāo)簽之間的損失隨后通過(guò)反向傳播計(jì)算梯度由優(yōu)化器更新模型參數(shù)。反向傳播負(fù)責(zé)計(jì)算梯度而優(yōu)化器負(fù)責(zé)真正調(diào)整參數(shù)兩者共同完成模型的學(xué)習(xí)。訓(xùn)練過(guò)程中還會(huì)定期輸出當(dāng)前批次的損失方便觀察訓(xùn)練進(jìn)度和損失變化。2.4 訓(xùn)練結(jié)果從測(cè)試集中取出8張圖片這部分也會(huì)報(bào)錯(cuò)解決方法同2.1中的圖片展示方法把圖片輸入模型看看CNN把這些圖片識(shí)別成了什么可以看出有部分圖片識(shí)別錯(cuò)了。網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)數(shù)據(jù)集上的表現(xiàn)3. 實(shí)驗(yàn)五VGG16對(duì)CIFAR10分類3.1 定義dataloader這部分代碼在原有的數(shù)據(jù)加載流程中加入了數(shù)據(jù)增強(qiáng)并分別設(shè)置訓(xùn)練集和測(cè)試集的預(yù)處理方式。訓(xùn)練圖片經(jīng)過(guò)隨機(jī)裁剪和水平翻轉(zhuǎn)后同一張圖片在不同輪次中可能呈現(xiàn)不同的位置和朝向有助于模型適應(yīng)圖片的變化。測(cè)試圖片只進(jìn)行張量轉(zhuǎn)換和標(biāo)準(zhǔn)化保證評(píng)估過(guò)程穩(wěn)定。同時(shí)代碼調(diào)整了各通道的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)并將訓(xùn)練和測(cè)試的批次大小都設(shè)為 128。也就是 transform 負(fù)責(zé)處理單張圖片而 DataLoader 負(fù)責(zé)把圖片和標(biāo)簽組織成批次兩者共同為模型提供訓(xùn)練和測(cè)試數(shù)據(jù)。3.2 VGG網(wǎng)絡(luò)定義模型實(shí)現(xiàn)代碼這部分代碼通過(guò)配置列表搭建了一個(gè) VGG 風(fēng)格的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)列表中的數(shù)字表示卷積層的輸出通道數(shù)M 表示最大池化。相比之前的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)它增加了卷積層和通道數(shù)并在每個(gè)卷積層后加入批量歸一化和 ReLU以提取更豐富的特征并幫助穩(wěn)定訓(xùn)練。圖片經(jīng)過(guò)五次池化后由 32×32 縮小到 1×1最終得到 512 個(gè)特征再通過(guò)全連接層輸出十個(gè)類別的得分。代碼中需要修改一下語(yǔ)句self.features self._make_layers(self.cfg)否則會(huì)導(dǎo)致變量名不一致。代碼中需要修改一下語(yǔ)句self.classifier nn.Linear(512, 10)將2048改為512適配后續(xù)的代碼參數(shù)否則無(wú)法運(yùn)行成功。初始化一些參數(shù)使用交叉熵?fù)p失函數(shù)衡量預(yù)測(cè)結(jié)果與真實(shí)標(biāo)簽之間的差距再設(shè)置學(xué)習(xí)率為 0.001 的 Adam 優(yōu)化器用于后續(xù)更新模型參數(shù)。對(duì)比之下?lián)p失函數(shù)和優(yōu)化方式是保持不變的。3.3 網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練訓(xùn)練的代碼和之前完全一樣3.4 測(cè)試驗(yàn)證準(zhǔn)確率測(cè)試代碼也與之前完全一樣根據(jù)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)化版的VGG網(wǎng)絡(luò)就可以將準(zhǔn)確率從63%大幅度提升到82.79%二、問(wèn)題總結(jié)與體會(huì)1. DataLoader 中shuffle 取不同值有什么區(qū)別shuffle決定讀取樣本時(shí)是否打亂順序。shuffleTrue每輪訓(xùn)練重新打亂樣本順序使不同 batch 的樣本組合發(fā)生變化減少固定排列順序?qū)τ?xùn)練的影響。shuffleFalse按數(shù)據(jù)集原有順序讀取每輪的樣本順序基本一致。訓(xùn)練集通常設(shè)為True測(cè)試集通常設(shè)為False。訓(xùn)練時(shí)打亂數(shù)據(jù)有助于模型學(xué)習(xí)測(cè)試時(shí)不更新參數(shù)一般不需要打亂也方便對(duì)應(yīng)預(yù)測(cè)結(jié)果和原始樣本。2. transform 中取不同值有什么區(qū)別Normalize(mean, std)是按通道調(diào)整像素?cái)?shù)值改變輸入數(shù)據(jù)的中心位置和數(shù)值尺度。其計(jì)算公式為x′x?meanstd x\frac{x-\text{mean}}{\text{std}}x′stdx?mean?例如Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))中兩組數(shù)分別對(duì)應(yīng) RGB 三個(gè)通道的均值參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差參數(shù)。輸入已經(jīng)在[0,1]時(shí)變換后落在[-1,1]。這不代表處理后的實(shí)際均值一定為 0、標(biāo)準(zhǔn)差一定為 1。只有使用數(shù)據(jù)本身的相應(yīng)統(tǒng)計(jì)量才有這樣的標(biāo)準(zhǔn)化效果。3. epoch 和 batch 的區(qū)別是什么batch一次送入模型的一批樣本。batch size這一批包含多少個(gè)樣本。epoch整個(gè)訓(xùn)練集被完整訓(xùn)練一遍。例如訓(xùn)練集有 50,000 張圖片batch_size100那么1 個(gè) epoch500 個(gè) batch 1\text{ 個(gè) epoch}500\text{ 個(gè) batch}1個(gè)epoch500個(gè)batch通常每處理一個(gè) batch就進(jìn)行一次前向傳播、損失計(jì)算、反向傳播和參數(shù)更新。因此訓(xùn)練 10 個(gè) epoch通常會(huì)更新參數(shù) 5,000 次。4. 1×1 卷積和 FC 有什么區(qū)別主要起什么作用1×1 卷積雖然只覆蓋一個(gè)空間位置但會(huì)使用該位置的所有輸入通道對(duì)這些通道進(jìn)行加權(quán)組合。例如輸入為64×32×32使用 16 個(gè) 1×1 卷積核步長(zhǎng)為 1、不填充時(shí)輸出為64×32×32→16×32×32 64\times32\times32\rightarrow16\times32\times3264×32×32→16×32×32空間尺寸不變通道數(shù)由 64 變成 16。對(duì)比項(xiàng)1×1 卷積展平后的全連接層 FC處理范圍每個(gè)空間位置上的所有通道展平后的全部輸入特征空間結(jié)構(gòu)保留二維位置結(jié)構(gòu)通常輸出一個(gè)特征向量參數(shù)共享不同空間位置使用同一組權(quán)重不同輸入位置通常使用不同權(quán)重常見作用通道融合、升降維、殘差分支對(duì)齊綜合全部特征輸出分類得分1×1 卷積主要有三個(gè)用途調(diào)整通道數(shù)使特征符合后續(xù)網(wǎng)絡(luò)的輸入要求。融合不同通道的信息學(xué)習(xí)新的特征組合。先降低通道數(shù)再進(jìn)行較大的卷積減少后續(xù)計(jì)算量。它本身仍是線性變換接上 ReLU 等激活函數(shù)后才能引入非線性。5. Residual Learning 為什么能夠提升準(zhǔn)確率普通網(wǎng)絡(luò)直接學(xué)習(xí)目標(biāo)映射 H(x)殘差學(xué)習(xí)則讓網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)F(x)H(x)?x F(x)H(x)-xF(x)H(x)?x最后通過(guò)跳躍連接得到y(tǒng)F(x)x yF(x)xyF(x)x也就是保留輸入特征再學(xué)習(xí)需要補(bǔ)充或修正的部分。它主要解決深層網(wǎng)絡(luò)難以訓(xùn)練的問(wèn)題保留原有信息。輸入可以通過(guò)跳躍連接直接傳到后面不必完全依賴多層變換。方便梯度傳播。反向傳播多了一條直接路徑有助于減輕深層網(wǎng)絡(luò)的梯度傳播困難。緩解網(wǎng)絡(luò)退化。如果新增的層暫時(shí)學(xué)不到有效改進(jìn)可以讓殘差接近 0使整個(gè)模塊接近恒等映射避免新增層必須重新學(xué)會(huì)“保留輸入”。因此殘差結(jié)構(gòu)使更深的網(wǎng)絡(luò)更容易優(yōu)化從而有機(jī)會(huì)學(xué)到更有效的特征并提高準(zhǔn)確率。6. 代碼練習(xí)二中的網(wǎng)絡(luò)與 LeNet 有什么區(qū)別代碼練習(xí)二采用的是 LeNet 風(fēng)格的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由兩層卷積、兩次最大池化和三層全連接組成用于 CIFAR-10 圖像分類。輸入圖片為三通道的 32×32 彩色圖像數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的變化如下表中省略 batch 維度網(wǎng)絡(luò)操作輸出形狀輸入圖片3×32×32第一層 5×5 卷積接 ReLU6×28×28第一次 2×2 最大池化6×14×14第二層 5×5 卷積接 ReLU16×10×10$第二次 2×2 最大池化16×5×516×5×516×5×5展平400第一層全連接接 ReLU120第二層全連接接 ReLU84第三層全連接10兩者的共同點(diǎn)是采用局部連接和卷積權(quán)重共享來(lái)提取圖像特征再通過(guò)后續(xù)網(wǎng)絡(luò)完成分類。它們都能直接從圖像中學(xué)習(xí)特征不需要手工設(shè)計(jì)特征。主要區(qū)別如下激活函數(shù)不同。早期網(wǎng)絡(luò)使用 sigmoid 類的平滑飽和激活函數(shù)本實(shí)驗(yàn)在兩層卷積和前兩層全連接之后使用 ReLU。ReLU 計(jì)算簡(jiǎn)單正值區(qū)域不會(huì)因激活函數(shù)飽和而使梯度趨近于零有利于訓(xùn)練。下采樣方式不同。本實(shí)驗(yàn)明確使用MaxPool2d(2, 2)每次取局部區(qū)域的最大值使特征圖的高、寬減半。1989 年網(wǎng)絡(luò)的下采樣由其局部連接和步長(zhǎng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)不能直接理解為本代碼中的獨(dú)立最大池化層。具體層結(jié)構(gòu)和參數(shù)配置不同。本實(shí)驗(yàn)的卷積通道數(shù)為3→6→16全連接層為400→120→84→10。它沿用了 LeNet 系列的設(shè)計(jì)思路但不是對(duì) 1989 年網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的原樣復(fù)現(xiàn)。訓(xùn)練配置不同。本實(shí)驗(yàn)使用交叉熵?fù)p失和 Adam 優(yōu)化器學(xué)習(xí)率為0.001。最后一層直接輸出 10 個(gè)類別的原始得分由CrossEntropyLoss完成相應(yīng)計(jì)算因此不需要在網(wǎng)絡(luò)末尾額外添加 Softmax。7. 卷積后 feature map 尺寸變小如何應(yīng)用 Residual Learning關(guān)鍵要求是參與相加的兩個(gè)張量必須具有相同的形狀包括通道數(shù)、高和寬。尺寸一致時(shí)可以直接相加yF(x)x yF(x)xyF(x)x尺寸不一致時(shí)需要先調(diào)整捷徑分支yF(x)P(x) yF(x)P(x)yF(x)P(x)其中P(x) 是用于匹配形狀的變換。情況處理方法高、寬不變通道數(shù)改變用 1×1 卷積調(diào)整通道數(shù)高、寬縮小例如減半用帶步長(zhǎng)的 1×1 卷積同時(shí)調(diào)整空間尺寸和通道數(shù)因未填充卷積而縮小如32→28可修改主分支的 padding 保持尺寸或?qū)輳椒种нM(jìn)行匹配的裁剪等處理例如主分支把輸入從64×32×32變成128×16×16捷徑分支可以使用nn.Conv2d(64, 128, kernel_size1, stride2)。這樣兩條分支的輸出都是128×16×16可以逐元素相加。8. 有什么方法可以進(jìn)一步提升準(zhǔn)確率可以從以下方面改進(jìn)方法具體做法與目的數(shù)據(jù)增強(qiáng)訓(xùn)練時(shí)加入適度的隨機(jī)裁剪、水平翻轉(zhuǎn)減少對(duì)固定圖像形式的依賴調(diào)整學(xué)習(xí)率前期使用合適的學(xué)習(xí)率后期逐步降低讓參數(shù)調(diào)整更細(xì)調(diào)整訓(xùn)練輪數(shù)訓(xùn)練不足時(shí)增加 epoch出現(xiàn)過(guò)擬合時(shí)不再單純延長(zhǎng)訓(xùn)練改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)適當(dāng)增加卷積通道或深度引入殘差連接提高特征提取能力加入 BatchNorm改善網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練穩(wěn)定性控制過(guò)擬合使用權(quán)重衰減、適當(dāng)?shù)?Dropout 或早停檢查數(shù)據(jù)處理確保標(biāo)簽正確、標(biāo)準(zhǔn)化一致測(cè)試時(shí)調(diào)用model.eval()首先應(yīng)同時(shí)觀察訓(xùn)練集和驗(yàn)證集的損失、準(zhǔn)確率再?zèng)Q定調(diào)整方向訓(xùn)練集和驗(yàn)證集都表現(xiàn)不好重點(diǎn)檢查是否訓(xùn)練不足、學(xué)習(xí)率不合適或模型能力不足。訓(xùn)練集很好驗(yàn)證集明顯較差重點(diǎn)考慮過(guò)擬合增加數(shù)據(jù)增強(qiáng)和正則化。訓(xùn)練過(guò)程中損失反復(fù)大幅波動(dòng)優(yōu)先檢查學(xué)習(xí)率和輸入數(shù)據(jù)。心得體會(huì)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我學(xué)會(huì)了在 Colab 中使用 PyTorch 完成 MNIST 和 CIFAR-10 圖像分類熟悉了數(shù)據(jù)預(yù)處理、模型搭建、訓(xùn)練和測(cè)試的基本過(guò)程也弄清了卷積層、池化層和全連接層各自的作用對(duì)圖片如何經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)得到分類結(jié)果有了更具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)簡(jiǎn)單卷積網(wǎng)絡(luò)和 VGG 網(wǎng)絡(luò)的對(duì)比我進(jìn)一步理解了不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在特征提取方式上的差異。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到圖像分類效果不僅與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)數(shù)據(jù)增強(qiáng)、學(xué)習(xí)率和訓(xùn)練輪數(shù)等設(shè)置也會(huì)影響結(jié)果不能只靠增加網(wǎng)絡(luò)層數(shù)來(lái)提高準(zhǔn)確率。這次實(shí)驗(yàn)讓我逐漸能夠把代碼中的操作與所學(xué)原理聯(lián)系起來(lái)對(duì)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有了更清楚的理解也學(xué)會(huì)了在遇到維度不匹配等問(wèn)題時(shí)沿著數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的變化過(guò)程查找原因。