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图像及深度学习笔记整理
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主要记录了我学习深度学习有关内容的经过,包括CNN、TensorFlow的使用以及风格化等。同时也记录了最终将风格化功能部署到网站服务中解决的一些问题,由于是学习阶段,很多是参考学习CSDN博客等内容,已添加引用。还有很多实验结果及截图,总内容近一百页,可用参考学习。
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图像及深度学习笔记整理
by 捉不住的鼬鼠
2018-05-18
目 录
1 numpy 基础知识 ..............................................................................................................................................4
2 卷积 .....................................................................................................................................................................4
2.1 卷积的基本概念 .................................................................................................................................4
2.2 图像卷积 ............................................................................................................................................ 10
3 各种 GAN 变体 ............................................................................................................................................. 13
3.1 生成式模型 ........................................................................................................................................ 13
3.1.1 GAN .......................................................................................................................................... 13
3.1.2 DCGAN .................................................................................................................................... 14
3.2.3 各种 GAN .............................................................................................................................. 15
3.2.4 InfoGAN .................................................................................................................................. 16
3.2.5 AC-GAN .................................................................................................................................. 16
4 CNN 与 TensorFlow 实现 ........................................................................................................................... 16
4.1 CNN 的引入 ....................................................................................................................................... 16
4.2 CNN 的层次结构 .............................................................................................................................. 16
4.2.1 输入层 .................................................................................................................................... 17
4.2.2 卷积层 .................................................................................................................................... 17
4.2.3 激励层 .................................................................................................................................... 20
4.2.4 池化层 .................................................................................................................................... 21
4.2.5 归一化层 ................................................................................................................................ 22
4.2.6 切分层 .................................................................................................................................... 23
4.2.7 融合层 .................................................................................................................................... 23
4.2.8 全连接层和输出层 ............................................................................................................. 24
4.3 典型 CNN ........................................................................................................................................... 24
4.3.1 LeNet-5 ................................................................................................................................... 24
4.3.2 AlexNet.................................................................................................................................... 25
4.3.3 VGGNet ................................................................................................................................... 26
4.3.4 GoogleNet ............................................................................................................................. 27
4.3.5 ResNet 模型 ........................................................................................................................... 33
4.4 CNN 实现 ............................................................................................................................................ 33
4.4.1 参数及结构 ........................................................................................................................... 33
4.4.2 实现代码 ................................................................................................................................ 34
4.4.3 代码解析 ................................................................................................................................ 36
5 TensorFlow 入门学习 .................................................................................................................................. 42
5.1 鸢尾花 ................................................................................................................................................. 42
5.2 特征列 ................................................................................................................................................. 48
5.3 数据集 ................................................................................................................................................. 49
5.4 检查点 ................................................................................................................................................. 50
5.5 TensorBoard ....................................................................................................................................... 50
5.5.1 介绍 ......................................................................................................................................... 50
5.5.2 体验 ......................................................................................................................................... 51
5.5.3 探究 ......................................................................................................................................... 55
5.6 TensorFlow 学习例子 ...................................................................................................................... 60
5.6.1 基础 ......................................................................................................................................... 60
5.5.2 基于 VGG16 进行风格化 .................................................................................................. 64
6 深度学习显存分析 ...................................................................................................................................... 66
6.1 开始 ..................................................................................................................................................... 66
6.2 神经网络显存占用 .......................................................................................................................... 67
6.3 计算量分析 ........................................................................................................................................ 68
7 图像风格化总结 ........................................................................................................................................... 72
7.1 基于优化的方法 .............................................................................................................................. 72
7.2 任意图像单一风格 .......................................................................................................................... 74
7.2.1 Perceptual Losses ................................................................................................................ 74
7.2.2 Precomputed Real-Time ................................................................................................... 76
7.2.3 Texture Networks ................................................................................................................ 76
7.2.4 Multimodal Transfer ........................................................................................................... 77
7.2.5 Improved Texture Networks ............................................................................................ 77
7.3 任意内容图像多风格 ..................................................................................................................... 77
7.3.1 A LEARNED REPRESENTATION....................................................................................... 77
7.3.2 Diversified Texture Synthesis ........................................................................................... 77
7.4 任意内容图像任意风格 ................................................................................................................. 78
7.4.1 Fast Patch-based ................................................................................................................. 78
7.4.2 Arbitrary Style Transfer ...................................................................................................... 78
8 图像风格化服务部署 .................................................................................................................................. 78
8.1 Django 使用 ....................................................................................................................................... 78
8.1.1 settings 文件 ......................................................................................................................... 78
8.1.2 urls 文件 .................................................................................................................................. 79
8.1.3 参数与模板 ........................................................................................................................... 80
8.1.4 url 及静态文件 ...................................................................................................................... 81
8.1.5 models 文件 .......................................................................................................................... 82
8.1.6 postgresql .............................................................................................................................. 84
8.1.7 bootstrap 前端基础 ............................................................................................................ 85
8.1.8 后台线程 ................................................................................................................................ 89
8.1.9 显存判断 ................................................................................................................................ 89
8.1.10 训练进度 ............................................................................................................................. 90
8.1.11 保存模型 v1 和 v2 ............................................................................................................ 90
8.1.12 层次信息 ............................................................................................................................. 90
1 numpy 基础知识
numpy 是许多 python 机器学习库依赖的模块,基础知识需要了解一下,下面简单记录
一些常见的 numpy 的含义。
ndarray.ndim:数组轴的个数,在 python 的世界中,轴的个数被称作秩;
ndarray.shape:数组的维度。这是一个指示数组在每个维度上大小的整数元组。例如一
个 n 排 m 列的矩阵,它的 shape 属性将是(2,3),这个元组的长度显然是秩,即维度或者 ndim
属性;
ndarray.size:数组元素的总个数,等于 shape 属性中元组元素的乘积;
ndarray.dtype:一个用来描述数组中元素类型的对象,可以通过创造或指定 dtype 使用
标准 Python 类型。另外 NumPy 提供它自己的数据类型。
ndarray.itemsize:数组中每个元素的字节大小。例如,一个元素类型为 float64 的数组
itemsiz 属性值为 8(=64/8)。又如,一个元素类型为 complex32 的数组 item 属性为 4(=32/8).
ndarray.data:包含实际数组元素的缓冲区,通常我们不需要使用这个属性,因为我们
总是通过索引来使用数组中的元素。
2 卷积
卷积的概念以前学过,包括学工程数学的时候用傅里叶变换也很熟悉的样子。然而许多
时候只是知道算,而不知道其含义,这里记录一些卷积以及卷积与图像关联的基础知识。
2.1 卷积的基本概念
简单说,卷积是分析数学中的一种重要运算,表示为 y(n) = x(n) * h(n)。
最直观的解答如下(参考知乎张俊博):
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