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一位外国小哥把整个 CNN 都给可视化了,卷积、池化清清楚楚!网友:美得不真实...

Python开发者  · 公众号  · Python  · 2021-03-08 19:45

正文


(给 Python开发者 加星标,提升Python技能

来源:量子位

做计算机 视觉,离不开CNN。

可是,卷积、池化、Softmax……究竟长啥样,是怎样相互连接在一起的?
对着代码凭空想象,多少让人有点头皮微凉。于是,有人干脆用Unity给它完整3D可视化了出来。
还不光是有个架子,训练过程也都呈现得明明白白。
比如随着epoch(迭代次数)的变化,训练过程中各层出现的实时变化。
为了能更清楚地展示网络细节,用户还可以在其中自由地折叠、扩展每个层。
比如将特征图在线性布局和网格布局之间转换。
折叠卷积层的特征图输出。
对全连接层进行边绑定(edge bunding)等等。
这样的可视化图像,可以通过加载TensorFlow的检查点来构建。
也可以在Unity编辑器中设计。
是不是有点鹅妹子嘤那感觉了?
最近,这个项目又在社交媒体上火了起来。
网友们纷纷表示:
“要是能在训练的时候看到这个过程,再长时间我也能忍啊。”
“求开源。”
该项目的作者,是一位来自维也纳的3D特效师。
据他介绍,之所以创建这样一个CNN可视化工具,是因为他自己初学神经网络时,经常觉得很难理解卷积层之间是如何相互连接,又如何与不同类型的层连接的。
而该工具的主要功能包括,卷积、最大池化和完全连接层的可视化表示,以及各种能实现更清晰可视化的简化机制等等。
总而言之,就是想让初学者通过最直观的方式,来get到CNN的重点。

如何用Unity搞出一个3D网络

在正式上手Unity前,作者先在Houdini软件中,搭建了一个可视化的3D网络原型。
也就是说,先给Unity版3D网络提供一个搭建思路,提前准备好实现展示卷积计算的方法、特征图的形状、边绑定的效果等问题。
它的节点编辑器长这样:
然后,就可以在Unity上搭建3D神经网络了。
首先,需要预设好神经网络的“形状”。
由于之前并没有用过Unity,作者先学习了着色器和过程式几何相关的知识。
这里面,作者发现了一些局限性,他采用的是Unity为着色器开发的语言Shaderlab,这个语言无法使用着色变化,只有对语义进行预定义的变量,才能让它在顶点、几何和像素着色器之间传递。
而且,它无法任意分配顶点属性,只有位置、颜色、UV等预定义属性。(可能这也是3D网络无法实时改变颜色的原因之一)
在研究了一些实例化(instancing)相关的概念后,作者计划采用几何着色器的方法生成神经网络的连线。其中起点和终点被传递到顶点着色器,并直接转发到几何着色器。
这些线,最多可以由120个顶点组成,因为Unity允许的几何着色器能创建的变量的标量浮点数为1024。
设计后的网络形状,大致长这样:






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