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初始化卷积神经网络的主成分洗牌方法

李玉鑑 沈成恺 杨红丽 胡海鹤

李玉鑑, 沈成恺, 杨红丽, 胡海鹤. 初始化卷积神经网络的主成分洗牌方法[J]. 机械工程学报, 2017, 43(1): 22-27. doi: 10.11936/bjutxb2016060070
引用本文: 李玉鑑, 沈成恺, 杨红丽, 胡海鹤. 初始化卷积神经网络的主成分洗牌方法[J]. 机械工程学报, 2017, 43(1): 22-27. doi: 10.11936/bjutxb2016060070
LI Yujian, SHEN Chengkai, YANG Hongli, HU Haihe. PCA Shuffling Initialization of Convolutional Neural Networks[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2017, 43(1): 22-27. doi: 10.11936/bjutxb2016060070
Citation: LI Yujian, SHEN Chengkai, YANG Hongli, HU Haihe. PCA Shuffling Initialization of Convolutional Neural Networks[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2017, 43(1): 22-27. doi: 10.11936/bjutxb2016060070

初始化卷积神经网络的主成分洗牌方法

doi: 10.11936/bjutxb2016060070
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61175004);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20121103110029);中国博士后科学基金资助项目(2015M580952)
详细信息
    作者简介:

    作者简介: 李玉鑑(1968—), 男, 教授, 主要从事模式识别、图像处理、机器学习、数据挖掘方面的研究, E-mail:liyujian@bjut.edu.cn

  • 中图分类号: TP391.4

PCA Shuffling Initialization of Convolutional Neural Networks

  • 摘要: 为了更好地初始化卷积神经网络,提出了一种初始化卷积核的有效方法,称为主成分洗牌方法. 该方法首先对第1个卷积层的每个输入特征图的所有感受野进行采样,再对采样得到的图像块按输入特征图分别进行主成分分析,利用主成分分析得到的投影矩阵初始化该层卷积核,最后按上述过程依次对各层卷积核进行初始化. 使用该方法在MNIST与CIFAR-10数据集上进行卷积层初始化实验. 实验结果表明:与目前常用的随机初始化算法、Xavier初始化算法相比,该方法在提高网络的训练速度和测试集正确率方面均具有优越性.

     

  • 图  卷积神经网络示例

    Figure  1.  Convolutional neural network

    图  卷积层结构

    Figure  2.  Convolutional layer

    图  在训练样本集上对特征图采样

    Figure  3.  Sample image patches from feature map on training set

    图  使用主成分初始化卷积核

    Figure  4.  Initialize convolutional kernel by PCA component

    图  洗牌打乱示例

    Figure  5.  Example of shuffling convolutional kernel

    图  MNIST数据集上使用算法1初始化不同层的实验结果

    Figure  6.  Results of initializing different layer on MNIST

    图  MNIST数据集上不同初始化方法效果

    Figure  7.  Results of different initializing method on MNIST

    图  CIFAR-10数据集上使用算法1初始化不同层实验结果

    Figure  8.  Results of initializing different layer on CIFAR-10

    图  CIFAR-10数据集上不同初始化方法效果

    Figure  9.  Results of different initializing method on CIFAR-10

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-23
  • 网络出版日期:  2022-09-09
  • 刊出日期:  2017-01-01

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