【深度学习】经典卷积神经网络模型

在卷积神经网络发展的过程中经历了很多革命性的创新,诞生了很多优秀的网络结构,接下来我将介绍几个经典网络结构

  • LeNet,这是最早用于数字识别的卷积神经网络(CNN)
  • AlexNet,2012 ILSVRC比赛远超第2名的CNN,比 LeNet更深,用多层小卷积层叠加替换单大卷积层
  •  ZF Net,2013 ILSVRC比赛冠军
  •  GoogLeNet,2014 ILSVRC比赛冠军
  •  VGGNet,2014 ILSVRC比赛中的模型,图像识别略 差于GoogLeNet,但是在很多图像转化学习问题(比 如object detection)上效果很好
  •  ResNet,2015ILSVRC比赛冠军,结构修正(残差学 习)以适应深层次CNN训练。
  • DenseNet,CVPR2017的oral

1、LeNet

第一个成功的卷积神经网络应用,是 YannLeCun 在上世纪 90 年代实现的。当然,最著名的还是被应用在识别数字和邮政编码等的LeNet结构。
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LeNet-5 ,用于实现手写识别的7层CNN(不包含输入层),以下为LeNet-5的示意图
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2、AlexNet

AlexNet 卷积神经网络在计算机视觉领域中受到欢迎,它由 Alex Krizhevsky,Ilya Sutskever和GeoffHinton实现。AlexNet在2012年的ImageNetILSVRC竞赛中夺冠,性能远远超出第二名(16% 的 top5 错误率,第二名是 26% 的 top5 错误率)主要是使用了大量的数据并且使用了两块GPU进行训练。这个网络的结构和 LeNet 非常类似,但是更深更大,并且使用了层叠的卷积层来获取特征(之前通常是只用一个卷积 层并且在其后马上跟着一个汇聚层)
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网络详细参数设置如下
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3、ZF Net

MatthewZeiler和RobFergus发明的网络在ILSVRC2013比赛中夺冠,它被称为ZFNet (Zeiler & Fergus Net 的简称)。它通过修改结构中的超参数来实现对 AlexNet 的改良,具体说来就是增加了中间卷积层的尺寸,让第一层的步长和滤波器尺寸更小。
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4、GoogLeNet

ILSVRC2014 的胜利者是谷歌的Szeged等实现的卷积神经网络。它主要的贡献就 是实现了一个奠基模块,它能够显著地减少网络中参数的数量(AlexNet 中有 60M,该网络中只4M)。还有,这个论文中没有使用卷积神经网络顶部使用全连接层,而是使用了一个平均汇聚,把大量不是很重要的参数都去除掉了。GooLeNet 还有几种改进的版本,最新的一个是Inception-v4。
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网络结构如下
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5、VGGNet

VGGNet:ILSVRC 2014 的第二名是 Karen Simonyan 和 Andrew Zisserman 实现的卷积神经网络,现在称其为VGGNet。虽然是第二名但是他在分类和定位的任务上都去有着更好的表现,
它主要的贡献是展示出网络的深度是算法优良性能的关键部分。他 们最好的网络包含了 16 个卷积/全连接层。网络的结构非常一致,从头到尾全部使用的是 3x3 的卷积和 2x2 的汇聚。他们的预训练模型是可以在网络上获得并在 Caffe 中使用的。VGGNet不好的一点是它耗费更多计算资源,并且使用了更多的参数,导致更多的内存占用(140M)。其中绝大多数的参数都是来自于第一个全连接层。后来发现这些全连接层即使被去除,对于 性能也没有什么影响,这样就显著降低了参数数量。
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VGG16网络结构如下
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6、ResNet

残差网络(Residual Network)是 ILSVRC2015 的胜利者,由何恺明等实现。它使用了特殊的跳跃链接,大量使用了批量归一化(batchnormalization。这个结构同样在最后没有使用全连接层。这个网络最大的特点就是深,他比VGG还要深8倍,使用了Residual Block防止梯度消失,使得网络的效果随着深度的增不会变坏
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网络结构超级深就看个热闹吧
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7、DenseNet

算是最近的了,论文可以点标题进去看,坐着借鉴了ResNet及Inception的思想,使用了全新的结构,使用DenseBlock将所有的层都连起来了,简直6的飞起。
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网络结构如下
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总的来DenseNet的效果比Resnet稍好,而且参数数量下降许多,但densenet在训练时会消耗更多的内存。

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