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卷积神经网络:LeNet5概述
2026-06-11
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结构#

LeNet5 是 Yann LeCun 等人在 1998 年提出的卷积神经网络架构,主要用于手写数字识别。它由以下层次结构组成:

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C1 卷积层#

  • 输入:32x32 灰度图像
  • 卷积核:6 个 5x5 的卷积核
  • 输出:6 个 28x28 的特征图

回顾CNN的特点:

  • 参数共享:这里总共 (5×5+1)×6=156(5\times5+1) \times 6 = 156 个参数(卷积核权重 + 偏置),相比全连接层大大减少了参数数量。
  • 局部连接:每个卷积核26个参数,输出28x28=784个像素,每个像素六次卷积,总共 156×28×28=122,472156 \times 28 \times 28 = 122,472 次乘加运算(连接)。

S2 池化层#

滑动窗口大小:2x2,输出尺寸:6 个 14x14 的特征图

C3 卷积层#

  • 输入:6 个 14x14 的特征图
  • 卷积核:16 个 5x5 的卷积核
  • 输出:16 个 10x10 的特征图

注意这一步卷积核的连接方式:

  • 前 6 个输出通道:各连接 3 个输入通道
  • 中间 9 个输出通道:各连接 4 个输入通道
  • 最后 1 个输出通道:连接 全部 6 个输入通道

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这一层的参数量,根据公式:i=116(M×N×Cin,i+1)\sum_{i=1}^{16} (M \times N \times C_{in,i} + 1),其中 Cin,iC_{in,i} 是第 ii 个输出通道连接的输入通道数,总共 1516 个参数。

连接数:(5×5×3×6+5×5×4×9+5×5×6×1)×10×10=151600

S4 池化层#

滑动窗口大小:2x2,输出尺寸:16 个 5x5 的特征图

C5 卷积层#

  • 输入:16 个 5x5 的特征图
  • 卷积核:120 个 5x5 的卷积核
  • 输出:120 个 1x1 的特征图(全连接层)

参数量:(5×5×16+1)×120=48120(5\times5\times16 + 1) \times 120 = 48120 个参数

连接数:48120 x 1 x 1 = 48120

F6 全连接层#

  • 输入:120 个 1x1 的特征图
  • 输出:84 个神经元
  • 参数量:(120+1)×84=10164(120 + 1) \times 84 = 10164 个参数

这一层类类似于多层感知机神经网络的全连接层,参数量较大。用反向传播算法训练。

输出层#

  • 输入:84 个神经元
  • 输出:10 个神经元(对应 10 个数字类别)
  • 参数量:(84+1)×10=850(84 + 1) \times 10 = 850 个参数
卷积神经网络:LeNet5概述
https://biscuit0613.github.io/posts/ml/cnn-lenet5/
作者
Biscuit
发布于
2026-06-11
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0
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