第一张图包括8层LeNet5卷积神经网络的结构图,以及其中最复杂的一层S2到C3的结构处理示意图。



第二张图及第三张图是用tensorflow重写LeNet5网络及其注释。



这是原始的LeNet5网络:

import tensorflow as tf
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
import time # 声明输入图片数据,类别
x = tf.placeholder('float', [None, 784])
y_ = tf.placeholder('float', [None, 10])
# 输入图片数据转化
x_image = tf.reshape(x, [-1, 28, 28, 1]) #第一层卷积层,初始化卷积核参数、偏置值,该卷积层5*5大小,一个通道,共有6个不同卷积核
filter1 = tf.Variable(tf.truncated_normal([5, 5, 1, 6]))
bias1 = tf.Variable(tf.truncated_normal([6]))
conv1 = tf.nn.conv2d(x_image, filter1, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')
h_conv1 = tf.nn.sigmoid(conv1 + bias1) maxPool2 = tf.nn.max_pool(h_conv1, ksize=[1, 2, 2, 1],strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME') filter2 = tf.Variable(tf.truncated_normal([5, 5, 6, 16]))
bias2 = tf.Variable(tf.truncated_normal([16]))
conv2 = tf.nn.conv2d(maxPool2, filter2, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')
h_conv2 = tf.nn.sigmoid(conv2 + bias2) maxPool3 = tf.nn.max_pool(h_conv2, ksize=[1, 2, 2, 1],strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME') filter3 = tf.Variable(tf.truncated_normal([5, 5, 16, 120]))
bias3 = tf.Variable(tf.truncated_normal([120]))
conv3 = tf.nn.conv2d(maxPool3, filter3, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')
h_conv3 = tf.nn.sigmoid(conv3 + bias3) # 全连接层
# 权值参数
W_fc1 = tf.Variable(tf.truncated_normal([7 * 7 * 120, 80]))
# 偏置值
b_fc1 = tf.Variable(tf.truncated_normal([80]))
# 将卷积的产出展开
h_pool2_flat = tf.reshape(h_conv3, [-1, 7 * 7 * 120])
# 神经网络计算,并添加sigmoid激活函数
h_fc1 = tf.nn.sigmoid(tf.matmul(h_pool2_flat, W_fc1) + b_fc1) # 输出层,使用softmax进行多分类
W_fc2 = tf.Variable(tf.truncated_normal([80, 10]))
b_fc2 = tf.Variable(tf.truncated_normal([10]))
y_conv = tf.nn.softmax(tf.matmul(h_fc1, W_fc2) + b_fc2)
# 损失函数
cross_entropy = -tf.reduce_sum(y_ * tf.log(y_conv))
# 使用GDO优化算法来调整参数
train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.001).minimize(cross_entropy) sess = tf.InteractiveSession()
# 测试正确率
correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y_conv, 1), tf.argmax(y_, 1))
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, "float")) # 所有变量进行初始化
sess.run(tf.initialize_all_variables()) # 获取mnist数据
mnist_data_set = input_data.read_data_sets('MNIST_data', one_hot=True) # 进行训练
start_time = time.time()
for i in range(20000):
# 获取训练数据
batch_xs, batch_ys = mnist_data_set.train.next_batch(200) # 每迭代100个 batch,对当前训练数据进行测试,输出当前预测准确率
if i % 2 == 0:
train_accuracy = accuracy.eval(feed_dict={x: batch_xs, y_: batch_ys})
print("step %d, training accuracy %g" % (i, train_accuracy))
# 计算间隔时间
end_time = time.time()
print('time: ', (end_time - start_time))
start_time = end_time
# 训练数据
train_step.run(feed_dict={x: batch_xs, y_: batch_ys}) # 关闭会话
sess.close()

下面是改进后的LeNet5网络:

import tensorflow as tf
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
import time
import matplotlib.pyplot as plt # 初始化单个卷积核上的权重
def weight_variable(shape):
initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)
return tf.Variable(initial) # 初始化单个卷积核上的偏置值
def bias_variable(shape):
initial = tf.constant(0.1, shape=shape)
return tf.Variable(initial) # 输入特征x,用卷积核W进行卷积运算,strides为卷积核移动步长,
# padding表示是否需要补齐边缘像素使输出图像大小不变
def conv2d(x, W):
return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME') # 对x进行最大池化操作,ksize进行池化的范围,
def max_pool_2x2(x):
return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 2, 2, 1], strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME') sess = tf.InteractiveSession()
# 声明输入图片数据,类别
x = tf.placeholder('float32', [None, 784])
y_ = tf.placeholder('float32', [None, 10])
# 输入图片数据转化
x_image = tf.reshape(x, [-1, 28, 28, 1]) W_conv1 = weight_variable([5, 5, 1, 32])
b_conv1 = bias_variable([32])
h_conv1 = tf.nn.relu(conv2d(x_image, W_conv1) + b_conv1)
h_pool1 = max_pool_2x2(h_conv1) W_conv2 = weight_variable([5, 5, 32, 64])
b_conv2 = bias_variable([64])
h_conv2 = tf.nn.relu(conv2d(h_pool1, W_conv2) + b_conv2)
h_pool2 = max_pool_2x2(h_conv2) W_fc1 = weight_variable([7 * 7 * 64, 1024])
# 偏置值
b_fc1 = bias_variable([1024])
# 将卷积的产出展开
h_pool2_flat = tf.reshape(h_pool2, [-1, 7 * 7 * 64])
# 神经网络计算,并添加relu激活函数
h_fc1 = tf.nn.relu(tf.matmul(h_pool2_flat, W_fc1) + b_fc1) W_fc2 = weight_variable([1024, 128])
b_fc2 = bias_variable([128])
h_fc2 = tf.nn.relu(tf.matmul(h_fc1, W_fc2) + b_fc2) W_fc3 = weight_variable([128, 10])
b_fc3 = bias_variable([10])
y_conv = tf.nn.softmax(tf.matmul(h_fc2, W_fc3) + b_fc3)
# 代价函数
cross_entropy = -tf.reduce_sum(y_ * tf.log(y_conv))
# 使用Adam优化算法来调整参数
train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(1e-5).minimize(cross_entropy) # 测试正确率
correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y_conv, 1), tf.argmax(y_, 1))
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, "float32")) # 所有变量进行初始化
sess.run(tf.initialize_all_variables()) # 获取mnist数据
mnist_data_set = input_data.read_data_sets('MNIST_data', one_hot=True)
c = [] # 进行训练
start_time = time.time()
for i in range(1000):
# 获取训练数据
batch_xs, batch_ys = mnist_data_set.train.next_batch(200) # 每迭代10个 batch,对当前训练数据进行测试,输出当前预测准确率
if i % 2 == 0:
train_accuracy = accuracy.eval(feed_dict={x: batch_xs, y_: batch_ys})
c.append(train_accuracy)
print("step %d, training accuracy %g" % (i, train_accuracy))
# 计算间隔时间
end_time = time.time()
print('time: ', (end_time - start_time))
start_time = end_time
# 训练数据
train_step.run(feed_dict={x: batch_xs, y_: batch_ys}) sess.close()
plt.plot(c)
plt.tight_layout()

卷积神经网络入门:LeNet5(手写体数字识别)详解的更多相关文章

  1. 利用c++编写bp神经网络实现手写数字识别详解

    利用c++编写bp神经网络实现手写数字识别 写在前面 从大一入学开始,本菜菜就一直想学习一下神经网络算法,但由于时间和资源所限,一直未展开比较透彻的学习.大二下人工智能课的修习,给了我一个学习的契机. ...

  2. TensorFlow卷积神经网络实现手写数字识别以及可视化

    边学习边笔记 https://www.cnblogs.com/felixwang2/p/9190602.html # https://www.cnblogs.com/felixwang2/p/9190 ...

  3. 卷积神经网络CNN 手写数字识别

    1. 知识点准备 在了解 CNN 网络神经之前有两个概念要理解,第一是二维图像上卷积的概念,第二是 pooling 的概念. a. 卷积 关于卷积的概念和细节可以参考这里,卷积运算有两个非常重要特性, ...

  4. 基于卷积神经网络的手写数字识别分类(Tensorflow)

    import numpy as np import tensorflow as tf from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_dat ...

  5. TensorFlow(十):卷积神经网络实现手写数字识别以及可视化

    上代码: import tensorflow as tf from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data mnist = inpu ...

  6. 莫烦pytorch学习笔记(八)——卷积神经网络(手写数字识别实现)

    莫烦视频网址 这个代码实现了预测和可视化 import os # third-party library import torch import torch.nn as nn import torch ...

  7. keras与卷积神经网络(CNN)实现识别minist手写数字

    在本篇博文当中,笔者采用了卷积神经网络来对手写数字进行识别,采用的神经网络的结构是:输入图片——卷积层——池化层——卷积层——池化层——卷积层——池化层——Flatten层——全连接层(64个神经元) ...

  8. 技术干货丨卷积神经网络之LeNet-5迁移实践案例

    摘要:LeNet-5是Yann LeCun在1998年设计的用于手写数字识别的卷积神经网络,当年美国大多数银行就是用它来识别支票上面的手写数字的,它是早期卷积神经网络中最有代表性的实验系统之一.可以说 ...

  9. CNN卷积神经网络入门整合(科普向)

    这是一篇关于CNN入门知识的博客,基本手法是抄.删.改.查,就算是自己的一个笔记吧,以后忘了多看看.   1.边界检测示例假如你有一张如下的图像,你想让计算机搞清楚图像上有什么物体,你可以做的事情是检 ...

  10. Python 3 利用机器学习模型 进行手写体数字识别

    0.引言 介绍了如何生成数据,提取特征,利用sklearn的几种机器学习模型建模,进行手写体数字1-9识别. 用到的四种模型: 1. LR回归模型,Logistic Regression 2. SGD ...

随机推荐

  1. vuex数据管理-数据模块化

    对于vue这类mvvm框架来说,其核心就是组件与数据,因此做好相应的数据管理极为重要.这里分享下vuex数据模块化管理的方法,有利于搭建便于维护.协作的vue项目. vuex管理基本方法和使用 模块化 ...

  2. java中变量使用的总结

    java中整数默认为int,小数默认为double. float n5=1.3; 这个句子就会报错,应该修改成这样float n5=1.3f; 八大基本类型 变量类型 位数 范围 备注 Byte 8位 ...

  3. 并发编程之 CAS 的原理

    前言 在并发编程中,锁是消耗性能的操作,同一时间只能有一个线程进入同步块修改变量的值,比如下面的代码 synchronized void function(int b){ a = a + b: } 如 ...

  4. 浅析Java源码之HashMap

    写这篇文章还是下了一定决心的,因为这个源码看的头疼得很. 老规矩,源码来源于JRE1.8,java.util.HashMap,不讨论I/O及序列化相关内容. 该数据结构简介:使用了散列码来进行快速搜索 ...

  5. 浅析Java源码之Math.random()

    从零自学java消遣一下,看书有点脑阔疼,不如看看源码!(๑╹◡╹)ノ""" ​ JS中Math调用的都是本地方法,底层全是用C++写的,所以完全无法观察实现过程,Jav ...

  6. 表格(Table)隔行变色

    在ASP.NET的Repeater控件,实现隔行变色,是极简单的事情.因为它有ListItemType.Item和ListItemType.AlternatingItem模版.如果在普通的表格(Tab ...

  7. MySQL练习题及答案

    一.现有三张数据库表,分别为部门表.员工表.部门和员工关系表 1.部门表CREATE TABLE `t_dept` ( `id` int(8) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `de ...

  8. Android-Messenger跨进程通信

    http://blog.csdn.net/lmj623565791/article/details/47017485 一.概述 我们可以在客户端发送一个Message给服务端,在服务端的handler ...

  9. MapReduce运行原理和过程

    原文 一.Map的原理和运行流程 Map的输入数据源是多种多样的,我们使用hdfs作为数据源.文件在hdfs上是以block(块,Hdfs上的存储单元)为单位进行存储的. 1.分片 我们将这一个个bl ...

  10. Vue:模板&渲染函数学习

    模板&渲染函数区别: 1.代码量:模板代码重复逐行拼写,渲染函数可以迭代拼接方式实现重复代码. 2.函数式组件中应用:基于模板的函数式组件需要手动添加特性和事件,给予渲染函数的函数是组件使用c ...