2. Vorlesung semi-supervised Learning abgeschlossen

This commit is contained in:
paul-loedige 2021-01-29 18:39:33 +01:00
parent 177fcdf6aa
commit d2727f37f9
15 changed files with 60 additions and 1 deletions

View File

@ -57,5 +57,64 @@
Ein Beispiel für die einzelnen Features könnte wie folgt aussehen:\\
\includegraphics[width = \textwidth]{car features.png}
\section{\ac{CNN}}
\section{\acp{CNN}}
\label{cnn}
\acp{CNN} enthalten 3 wichtige Bestandteilen:\\
\includegraphics[width=.8\textwidth]{cnn_building_blocks.png}\\
Diese Bestandteile können beliebig oft hintereinander geschaltet sein.
Zudem ist an ein komplettes \ac{CNN} zumeist noch ein weiteres Netzwerk für die Ausgabe der Vorhersage angeschlossen:\\
\includegraphics[width = \textwidth]{cnn_complete.png}
\subsection{convolutional stage}
\label{cnn: convolutional stage}
In der \say{convolutional stage} werden \say{convolutional layer} (Faltunsschicht) verwendet.
Diese wenden einen beweglichen Filter (detector) auf die Daten der vorhergegangenen Schicht an.
Hierbei stellt der detector ein Rezeptives Feld dar (vergleichbar mit dem Auge).\\
\includegraphics[width = \textwidth]{convolutional_operation.png}\\
\begin{wrapfigure}{h}{.4\textwidth}
\includegraphics[width = .4\textwidth]{cnn_inter_layer_connection.png}
\end{wrapfigure}
Aufgrund der geringen Größe des rezeptiven Feldes ist jedes Neuron in der nachfolgenden Schicht jeweils nur mit wenigen Neuronen in der unterliegenden Schicht verbunden:\\
\includegraphics[width=\textwidth]{convolutional filter.png}\\
\subsubsection{Beispiel}
\label{cnn: example}
Im folgenden wird das Verfahren des convolutional layers anhand von $3\times 3$ Filtern demononstriert.
Diese werden auf einem $6\times 6$ Bild verschoben.
Die Filter sollen jeweils unterschiedliche geometrische Formen erkennen (Filter1: Diagonalen)\\
\includegraphics[width=.8\textwidth]{cnn_example1.png}\\
Über den Parameter \say{stride} kann eingestellt werden, um wieviele Elemente der Filter jeweils verschoben wird:\\
\includegraphics[width = .8\textwidth]{cnn_example_stride1.png}\\
\includegraphics[width = .8\textwidth]{cnn_example_stride2.png}\\
Für jeden Filter entsteht durch diese Anwendung ein kleineres Bild, welches aus dem Ausgangsbild errechnet wurde:\\
\includegraphics[width=.8\textwidth]{cnn_feature_map1.png}\\
Durch die Anwendung der verschiedenen Filter entsteht hierbei eine mehrdimensionale \say{Feature Map}.
Diese wird allgemein als \say{Tensor} bezeichnet:\\
\includegraphics[width=.8\textwidth]{cnn_feature_map2.png}\\
\subsubsection{Convolutional vs. Fully Connected}
\label{cnn: convolutional vs. fully connected}
Der Vorteil, den der Ansatz der Faltungsschichten gegenüber dem einsatz von \say{fully connected layers} hat ist,
dass deutlich weniger Parameter benötigt werden.\\
\includegraphics[width = .8\textwidth]{convolutional_vs_fully-connected.png}
\subsection{non-linear stage}
\label{cnn: non-linear stage}
Es ist mathematisch beweisbar, dass für die Abbildung von gleichen Äquivalenzklassen auf eine Referenzklasse eine nicht-linear Funktion benötigt wird.
Hierbei gibt es mehrere mögliche Funktionen.
Die bekannteste ist hierbei die \say{Sigmoid}-Funktion.
Bei \acp{CNN} wird allerdings meistens die \say{ReLU}-Funktion verwendet.\\
\includegraphics[width = \textwidth]{non-linear_functions.png}
\subsection{Pooling}
\label{cnn:pooling}
Beim \say{Pooling} wird die Menge der Elemente in einer Schicht reduziert.
Hierbei wird darauf geachtet, dass nur unwichtige Daten \say{verloren gehen}.
Man spricht auch von \say{Subsampling}.\\
\includegraphics[width = .8\textwidth]{subsampling.png}
\subsubsection{Max Pooling}
\label{cnn: max pooling}
Das \say{Max Pooling} ist eine Form des Poolings, bei dem mehrere Elemente einer schicht dadurch zusammengefasst werden,
dass nur die Element mit dem höchsten Wert erhalten bleiben.\\
\includegraphics[width = .8\textwidth]{max_pooling.png}

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 185 KiB

BIN
images/cnn_complete.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 178 KiB

BIN
images/cnn_example1.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 26 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 43 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 41 KiB

BIN
images/cnn_feature_map1.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 83 KiB

BIN
images/cnn_feature_map2.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 85 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 26 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 57 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 120 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 117 KiB

BIN
images/max_pooling.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 80 KiB

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 63 KiB

BIN
images/subsampling.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 154 KiB