Visualizing and Understanding Convolutional Networks

论文原址:https://arxiv.org/pdf/1311.2901.pdf

1. 背景

我们都知道 CNN 卷积神经网络 效果好,但是一直以来都是一个黑盒,有2个关键问题:

  1. However there is no clear understanding of why they perform so wel
  2. or how they might be improved

其实包括我自己也是很困惑的,卷积神经网络有非常多。但是你看网上的资源来来回回都是在讲这些神经网络的结构。但是很少人知道为什么要把结构设计成这个样子。比如LeNet-5第一层卷积层为啥需要6个通道?为什么整个网络只需要2个卷积层,能不能更多或者更少?

为了解决这个黑盒问题,论文作者提出了一种可视化的方法,能够观测到卷积层的feature maps到底识别到了图片的什么特征,并以此反馈来改进神经网络的结构设计。最后通过这个方法,作者在ImageNet测试集上取得了非常突出的结果

2. 方法

论文的核心思想:map these activities back to the input pixel space, showing what input pattern originally caused a given activation in the feature maps

以LeNet-5这种经典的2D网络为例,正向的卷积过程一般包括几个步骤:

  1. filter
  2. relu
  3. max pooling
  4. 【optionally】local contrast operation

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