HBC200120“人 工 智 能”题解

天涯离梦残月幽梦 算法基础篇 26 0
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0 0 1 假设当前区域表示的子矩阵是hhh,卷积核矩阵是ggg,那么这一次卷积的运算结果为: ∑i=0k∑j=0kg(i,j)h(i,j)sum ^{k}_{i=0}sum ^{k}_{j=0}gleft ast hleft∑i=0k∑j=0kg(i,j)h(i,j) 所以这个位置的值为4,这就是图中左上角的元素,没看懂的话不妨多看几遍GIF,再拿笔演算一下!

外界称为人工智能,行业内还是单独称机器学习,或者潜在特指的深度学习技术,已经逐渐改变了我们的生活,也改变了创新创业团队的idea。众所周知,在每年大家提交的PPT和项目计划书中,都或多或少的使用AI技术创造了巨大的价值和财富,尽管AI省赛的举办都无人知晓,Kaggle和天池等竞赛也几乎无人问津,但还是反映了在学校教学改革和学术鼓励政策的引导下,大家优秀的学术科技创新能力。   深度学习在计算机视觉(Computer Vision)方向里也有使用,目前CV方向各子任务的SOTA(State Of The Art)模型大多都使用了图像卷积及其衍生技术。那么什么是图像卷积呢?   篇幅所限,我们省略诸多数学定义,在这里直接给出一个简要介绍和计算公式: 我们都知道,图像由像素组成,图像可以使用矩阵表示,让每一个矩阵的元素为一个数值,这个数值表示对应坐标的像素值,对于图像的操作都可以转变为矩阵运算。 图像卷积其实是两个矩阵之间的运算,一个是图像的矩阵,一个是卷积核(kernel),我们假设矩阵是nnn阶方阵,卷积核是kkk阶方阵,图像卷积运算结果也是一个方阵,所谓的图像卷积,就是这个公式: ∑i=0k∑j=0kg(i,j)⊗h(k−i,k−j)sum ^{k}_{i=0}sum ^{k}_{j=0}gleft( i,jright) otimes hleft( k-i,k-jright)∑i=0k​∑j=0k​g(i,j)⊗h(k−i,k−j) 或许用GIF表示更为直观: 图中演示的就是 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 的图像,与 1 0 1 0 1 0 1 0 1 的卷积核进行运算,新矩阵的每一个元素是如图对应区域每一对元素相乘累加的结果。 例如图中如果当前区域图像的元素是: 1 1 1 0 1 1 0 0 1 假设当前区域表示的子矩阵是hhh,卷积核矩阵是ggg,那么这一次卷积的运算结果为: ∑i=0k∑j=0kg(i,j)∗h(i,j)sum ^{k}_{i=0}sum ^{k}_{j=0}gleft( i,jright) ast hleft( i,jright)∑i=0k​∑j=0k​g(i,j)∗h(i,j) 所以这个位置的值为4,这就是图中左上角的元素。没看懂的话不妨多看几遍GIF,再拿笔演算一下! 对于图像卷积运算,实际上有三种模式:VALID、FULL、SAME,对于每个元素的计算方式都如上所述,但是计算的边界有区别,下面给出边界的状态,橙色是图片image,蓝色是卷积核,灰色是重合区域,白色部分元素的值视为000。 VALID模式:当卷积核全部在image里面的时候,进行卷积运算 FULL模式:从卷积核和image刚相交开始做卷积 SAME模式:当卷积核的中心(K)与image的边角重合时,开始做卷积运算。 现在给出图像image和卷积核,请依次输出他们进行VALID、FULL、SAME模式卷积运算的结果。

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