卷积神经网络(CNN)之一维卷积、二维卷积、三维卷积详解 1. 二维卷积 2. 一维卷积 3. 三维卷积

由于计算机视觉的大红大紫,二维卷积的用处范围最广。因此本文首先介绍二维卷积,之后再介绍一维卷积与三维卷积的具体流程,并描述其各自的具体应用。

卷积神经网络(CNN)之一维卷积、二维卷积、三维卷积详解
1. 二维卷积
2. 一维卷积
3. 三维卷积

  • 图中的输入的数据维度为14−5+1=10)。如果你对卷积维度的计算不清楚,可以参考我之前的博客吴恩达深度学习笔记(deeplearning.ai)之卷积神经网络(CNN)(上)

  • 上述内容没有引入channel的概念,也可以说channel的数量为1。如果将二维卷积中输入的channel的数量变为3,即输入的数据维度变为(10×10。

  • 以上都是在过滤器数量为1的情况下所进行的讨论。如果将过滤器的数量增加至16,即16个大小为10×10×16。可以理解为分别执行每个过滤器的卷积操作,最后将每个卷积的输出在第三个维度(channel 维度)上进行拼接。

  • 二维卷积常用于计算机视觉、图像处理领域。

2. 一维卷积

卷积神经网络(CNN)之一维卷积、二维卷积、三维卷积详解
1. 二维卷积
2. 一维卷积
3. 三维卷积

  • 图中的输入的数据维度为8,过滤器的维度为5。与二维卷积类似,卷积后输出的数据维度为8−5+1=4。

  • 如果过滤器数量仍为1,输入数据的channel数量变为16,即输入数据维度为4。

  • 如果过滤器数量为4×n。

  • 一维卷积常用于序列模型,自然语言处理领域。

3. 三维卷积

卷积神经网络(CNN)之一维卷积、二维卷积、三维卷积详解
1. 二维卷积
2. 一维卷积
3. 三维卷积

这里采用代数的方式对三维卷积进行介绍,具体思想与一维卷积、二维卷积相同。

  • 假设输入数据的大小为n。

  • 基于上述情况,三维卷积最终的输出为(a1−f+1)×(a2−f+1)×(a3−f+1)×n。该公式对于一维卷积、二维卷积仍然有效,只有去掉不相干的输入数据维度就行。

  • 三维卷积常用于医学领域(CT影响),视频处理领域(检测动作及人物行为)。