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#CNN 基本原理与应用
卷积神经网络(CNN,Convolutional Neural Network)是一种深度学习模型,广泛应用于图像处理和自然语言处理等领域。其核心设计理念是通过局部感知和参数共享机制,提取图像中的空间特征,从而减少了训练时间和模型复杂度。
CNN在以下几个方面有显著应用:
CNN的网络结构主要包括输入层、卷积层、激活层、池化层、全连接层以及可能存在的批量归一化层(Batch Normalization Layer)。
对于CNN的训练效果,数据预处理起着至关重要的作用。
预处理方法:
实现代码示例:
x = x - np.mean(x, 0); % 去均值cov = np.dot(x.T, x) / x.shape[0]; % 计算协方差u, s, v = np.linalg.svd(cov); % SVD 分解xrot = np.dot(x, u); % 转置后的矩阵分解x = np.dot(x, u[:, :2]); %PCA 降维x = xrot / np.sqrt(s + 1e-5); % 白化
以下为一个简单的CNN模型识别应用实例代码(基于MATLAB):
% 定位银行卡号clc; clear; close all; addpath('util/'); addpath('data/'); inputpath='data/'; fdir=dir(strcat(inputpath,'*.jpg'));p = size(fdir);method=2; % 定位方法levelth=0.3; % 水平分割缩放阈值for i=2:p im=imread(fdir(i).name); % 读取图片 imtp=imresize(im,0.25); % 缩放图片 % 灰度化 if (length(size(im))>1) im=double(rgb2gray(im)); else im=double(im); end im=imresize(im,0.25); % � 终灰度化并缩放 th=graythresh(im); % 灰度阈值 pt=size(im); % 提取上下位面 if (method==1) im=GuassSmoothfilter(im)*255; % 平滑 [Labels,BW]=KmeansSg(im,2); % K均值聚类 [pMax,pMin]=Findline(BW); % Hough 变换 downlevel=pMax.y-(pMax.y-pMin.y)*0.30; % 定位方法 uplevel=pMin.y+(pMax.y-pMin.y)*0.55; else [pMax,pMin,pxMax,pxMin]=levelSg(im,levelth); % 水平集分割 downlevel=pMax-(pMax-pMin)*0.29; uplevel=pMin+(pMax-pMin)*0.55; end imcrop=im(uplevel:downlevel,:); % 裁剪定位区域 po=size(imcrop); imtpcrop=zeros(po(1),po(2),3); imtpcrop(1:po(1),:1)=imtp(uplevel:downlevel,:); % 红通道 imtpcrop(1:po(1),:2)=imtp(uplevel:downlevel,:); % 绿通道 imtpcrop(1:po(1),:3)=imtp(uplevel:downlevel,:); % 蓝通道 figure; imshow(imcrop,[]); title('灰度切割'); figure; imshow(imtpcrop,[]); title('彩色切割'); srcyuv=rgb2yuv(imtpcrop); % 转换为YUV通道 figure; imshow(srcyuv(:,:,2),[]); title('YUV-Y通道'); edg=edge(srcyuv(:,:,3),'sobel'); % Canny 边缘检测 figure; imshow(edg,[]); title('边缘检测'); B=im2bw(uint8(imcrop),0.2); % 二值化 figure; imshow(B,[]); title('二值图'); % 提取联通区域 [L,num]=bwlabel(~B,4); imwrite(uint8((~B)*255),'x.jpg'); recognize; % 卡号识别end
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