本文章深入剖析了卷积神经网络(CNN)在深度学习领域内的应用及其模式识别机制,并详述相关代码实现。
深度学习中的卷积神经网络(CNN)用于手写体识别的VS代码支持Linux版本和Visual Studio 2012版本。tiny-cnn是一个基于C++11实现的卷积神经网络库。
设计原则:
- 快速,无需GPU,在MNIST数据集上训练达到98.8%的准确率(耗时约13分钟)。
- 头文件形式,策略驱动设计
支持的网络结构类型包括全连接层、卷积层和平均池化层。激活函数有tanh、sigmoid、ReLU以及恒等函数。损失函数涵盖交叉熵误差及均方差误差。优化算法则提供了随机梯度下降(带或不带L2正则化)与随机梯度Levenberg-Marquardt方法。
依赖项:
- Boost C++库
- Intel TBB
示例代码如下:
```cpp
#include tiny_cnn.h
using namespace tiny_cnn;
// 定义损失函数和优化算法类型
typedef network CNN;
// 使用tanh激活,输入大小为32x32,卷积窗口5x5,1个输入特征图6个输出特征图的卷积层
convolutional_layer C1(32, 32, 5, 1, 6);
// 使用tanh激活函数,输入大小为28x28,6个输入特征图,2x2下采样窗口的平均池化层
average_pooling_layer S2(28, 28, 6, 2);
// 全连接层
fully_connected_layer F3(14*14*6, 120);
fully_connected_layer F4(120, 10);
// 连接所有网络组件
CNN mynet;
mynet.add(&C1);
mynet.add(&S2);
mynet.add(&F3);
mynet.add(&F4);
assert(mynet.in_dim() == 32*32);
assert(mynet.out_dim() == 10);
```
构建示例程序:
使用GCC(版本4.6及以上)编译时,可以执行以下命令:
- 不用TBB:`./waf configure --BOOST_ROOT=your-boost-root && ./waf build`
- 使用TBB:`./waf configure --TBB --TBB_ROOT=your-tbb-root --BOOST_ROOT=your-boost-root && ./waf build`
- 同时支持SSE/AVX指令集和使用TBB:配置选项类似,只需相应添加命令行参数即可。
在Visual Studio 2012及以上版本中构建:
- 打开`vc/tiny_cnn.sln`文件,并以Release模式编译。