Нейронные сети представляют собой одну из самых мощных технологий в области машинного зрения. Они основаны на принципах работы человеческого мозга и способны обучаться на больших объёмах данных, извлекая из них важные закономерности и структуры. В этой главе мы рассмотрим, как функционируют нейронные сети, как они применяются в различных задачах машинного зрения и какие способы обучения используют для их оптимизации.
Нейронные сети состоят из множества взаимосвязанных "нейронов", организованных в слои: входной, скрытые и выходной. Каждый нейрон принимает входные данные, применяет к ним определённые веса и функции активации, а затем передаёт результат на следующий слой. Наиболее распространённым типом нейронной сети для задач машинного зрения являются сверточные нейронные сети (CNN). Их архитектура позволяет эффективно обрабатывать двумерные данные (изображения) за счёт применения свёрток и подвыборок, что значительно снижает количество вычислений и помогает выявлять важные признаки в изображениях.
Изучая влияние CNN на эффективность распознавания объектов, можно заметить, что принципы, лежащие в их основе, существенно улучшают качество извлечения признаков по сравнению с традиционными методами обработки изображений. Например, свёртки в CNN позволяют выделять ключевые элементы, такие как границы или текстуры, на разных масштабах. Чтобы справиться с различными условиями освещения и размерами объектов, были разработаны архитектуры, ориентированные на обработку изображений с учётом многоуровневых признаков. Одним из самых известных примеров такой архитектуры является ResNet, которая использует остаточные соединения, позволяя создавать более глубокие и эффективные сети.