什么是卷积神经网络 (CNN) 及其工作原理？

随着技术的进步，人工智能 (AI) 已成为我们生活中的常规部分。从虚拟助手到自动驾驶汽车，人工智能正在跨行业和各种应用中使用。人工智能的兴起在某些领域尤其令人印象深刻，包括计算机视觉。这允许机器以类似于人类的方式查看对象，从而使它们能够识别、分析和分类对象。
   
这可以通过使用卷积神经网络来实现，这是一种强大的算法，它为视频分析的能力开辟了新的可能性。
 
什么是卷积神经网络 (CNN)？
 
卷积神经网络或 CNN 是深度学习的强大工具。它们已被用于在检测物体和识别人脸等计算机视觉任务中实现最先进的性能。
 
卷积神经网络 (CNN) 的核心是由具有可调权重和偏差的神经元组成。这些神经元被组织成执行特定任务的层。每一层都与上一层相连，输入层接收来自外界的信息。每个神经元的输出是通过将激活函数应用于其输入和权重的线性组合来确定的。
 
从本质上讲，它是一种深度学习算法，能够评估图像并识别其中的对象，包括对它们进行分类。卷积神经网络的架构类似于人脑，能够执行与分析像素信息相关的任务。 
 
卷积神经网络如何工作？
   
CNN 成功的关键是每个连续层的参数都比它之前的层少，这样当算法到达终点时，它能够比简单地一次获取所有数据更多地了解其环境。
 
相反，通过在每一步逐步分析更小的数据块，它可以更准确地识别其环境中的模式，从而允许它通过从图像或视频中提取数据来“学习”。
 
与完全连接的网络等替代方法相比，卷积神经网络使用卷积或小矩阵运算来更有效地分析数据。这些卷积使他们能够快速准确地从图像或声波中提取有意义的特征。
 
例如，如果您试图识别图像中的不同种类的动物，那么您的 CNN 将具有多个层，每个层同时对图像的一小部分执行操作——例如，检测边缘或颜色变化。
 
卷积涉及将图像矩阵的每个元素与另一个称为过滤器的矩阵相乘。这个过滤器通常比原始矩阵小得多，它有助于识别图像中的某些特征，例如边缘或形状。
 
最后，全连接层将从前一层提取的所有特征组合成一个向量，然后可用于分类目的。
 
输出层将此向量作为输入，并使用它根据在训练期间从先前看到的数据中学到的内容进行预测。因此，随着更多数据被输入系统，卷积神经网络将继续变得更加智能。
 
他们利用各种机器学习算法来加快计算速度并提高目标检测的准确性。
 
卷积神经网络的用途：
 
1.人脸识别
   
面部识别技术依赖于 CNN，因为机器需要能够检测面部形状随时间的变化，以便从一张图像到下一张图像准确识别人物。
 
为此，必须使用数千张包含不同角度和表情的人脸图像对它们进行训练。经过训练后，他们可以将新图像与存储在数据库中的图像进行比较，并确定它们是否匹配。
 
由于无需身体接触或人际互动即可快速识别个人身份，因此该技术变得越来越流行。这使得它非常适合需要在人与人之间无需任何接触的情况下快速识别人员的安全系统等应用。
 
2. 广告
 
近年来，人工智能在广告中的使用显着增长，因为它能够快速准确地识别趋势。在卷积神经网络的帮助下，广告商可以更好地了解目标受众的偏好并相应地调整他们的广告活动。
 
例如，服装公司可以使用 CNN 分析客户对不同款式、颜色或材料的反馈，以便他们可以就即将推出的广告活动中应展示哪些商品做出明智的决定。
 
此外，CNN 还可以深入了解客户最有可能在何处点击广告或哪些关键字会为特定广告系列带来最高转化率。
 
3. 物体检测
   
使用 CNN 进行对象检测的工作原理是训练模型识别数字图像或视频中的特定对象，方法是识别有助于区分一个对象与另一个对象的特定模式，例如边缘、形状和颜色。
 
该模型使用带标签的数据集进行训练——数据点中的每个点都被分配了一个标签，例如安全背心或头盔。在训练过程中，模型学习如何识别与每个标签关联的某些模式，并在推理过程中出现新数据点时将它们映射到相应的标签
 
4. 文档分析

与传统的基于规则的系统相比，CNN 在用于分析文档时具有许多优势。例如，由于需要有限的人为干预，它们比其他技术需要更少的努力。
 
其次，由于这些是自学系统，随着时间的推移，它们会变得越来越聪明，因为它们能够识别人类可能会错过的趋势和模式。
 
5. 生物认证
   
生物识别认证技术，例如指纹扫描仪，在过去十年中有了长足的发展。虽然人工智能目前还不能取代人类的工作有多种原因，但 CNN 等技术绝对可以帮助简化工作。
 
在生物识别方面，CNN 可用于识别个人面部或指纹中非常具体的特征，这些特征对于人类来说很难或不可能通过人工检测。
 
例如，如果你想使用面部识别技术对某人进行身份验证，CNN 可以扫描该人面部的数百张图像，并识别出人类肉眼无法看到的微小细节，例如毛孔或皱纹。
 
总结：什么是卷积神经网络 (CNN) 及其工作原理？
 
越来越多的公司现在利用 CNN 的力量从数字图像或视频中获取有意义的信息。CNN 不仅用于工作场所安全，还用于零售和汽车行业的营销。这只是开发人员可能希望学习的众多技术之一，以保持技术进步的领先地位，并随着世界的不断发展为不断变化的需求做好准备。