本書以Keras深度學習的常用技術與真實案例相結合的方式,深入淺出地介紹使用Keras進行深度學習的重要內容。全書共7章,內容包括深度學習概述、Keras深度學習通用流程、Keras深度學習基礎、基于RetinaNet的目標檢測、基于LSTM網(wǎng)絡的詩歌生成、基于CycleGAN的圖像風格轉換、基于TipDM大數(shù)據(jù)挖掘建模平臺實現(xiàn)詩歌生成等。本書大部分章包含實訓和課后習題,通過練習和操作實踐,讀者可以鞏固所學的內容。
本書可以作為高校數(shù)據(jù)科學或人工智能相關專業(yè)的教材,也可作為深度學習愛好者的自學用書。
二十大精神融入。全面貫徹黨的二十大精神,以新時代中國特色社會主義思想、社會主義核心價值觀為引領,加強基礎研究、發(fā)揚斗爭精神,為建設社會主義文化強國、數(shù)字強國添磚加瓦,深入淺出地介紹使用Keras進行深度學習的重要理論和實踐內容。?
理論與實戰(zhàn)結合。本書以使用Keras框架實現(xiàn)深度學習的方法為主線,針對各類常見的深度神經(jīng)網(wǎng)絡,不僅使用圖形和公式詳細介紹其對應的原理,還介紹其對應的Keras的實現(xiàn)。
? 以應用為導向。本書針對深度學習的常見應用,如目標檢測、文本生成和圖像風格轉換等,詳細講解了背景、原理以及案例的具體流程,讓讀者明確如何利用所學知識來解決問題。通過實訓和課后習題鞏固所學知識,讀者可以真正理解并能夠應用所學知識。
? 注重啟發(fā)式教學。本書大部分章以一個例子為開端,注重對讀者思維的啟發(fā)與解決方案的實施。通過對深度學習任務的全流程的體驗,讀者可以真正理解并掌握深度學習的相關技術。
黃可坤,男,嘉應學院教授,現(xiàn)任數(shù)學學院院長。主要從事模式識別方面的研究,在IEEE TNNLS, TGRS, TIP, TCYB等國際一流期刊發(fā)表論文20多篇,主持2項深度學習相關的國家自然科學基金項目。主講《深度學習》《模式識別》《數(shù)學建!返日n程。被評為全國數(shù)學建模競賽優(yōu)秀指導教師,廣東省南粵優(yōu)秀教師,梅州市最美科技工作者等。
張良均 資深大數(shù)據(jù)專家,廣東泰迪智能科技股份有限公司董事長,國家科技部入庫技術專家,全國專業(yè)學位水平評估專家,工信部教育與考試中心入庫專家,中國工業(yè)與應用數(shù)學學會理事,廣東省工業(yè)與應用數(shù)學學會副理事長,廣東省高等職業(yè)教育教學指導委員會委員,華南師范大學、中南財經(jīng)政法大學等40余所高校校外碩導或兼職教授,泰迪杯全國數(shù)據(jù)挖掘挑戰(zhàn)賽發(fā)起人。 曾在國內外重要學術刊物上發(fā)表學術論文10余篇,主導編寫圖書專著60余部,其中獲普通高等教育十一五規(guī)劃教材一部,十三五職業(yè)教育國家規(guī)劃教材一部;參與標準建設4項,主持國家級課題1項、省部級課題4項。獲得SAS、SPSS數(shù)據(jù)挖掘認證及Hadoop開發(fā)工程師證書,具有信訪、電力、電信、銀行、制造企業(yè)、電子商務和電子政務的項目經(jīng)驗和行業(yè)背景,并榮獲中國產(chǎn)學研合作促進獎、中國南方電網(wǎng)公司發(fā)明專利一等獎、廣東省農業(yè)技術推廣二等獎、廣州市荔灣區(qū)科學技術進步獎。
第 1章 深度學習概述 1
1.1 深度學習簡介 1
1.1.1 深度學習的定義 1
1.1.2 深度學習常見應用 2
1.2 深度學習與應用領域 9
1.2.1 深度學習與計算機視覺 9
1.2.2 深度學習與自然語言處理 10
1.2.3 深度學習與語音識別 11
1.2.4 深度學習與機器學習 11
1.2.5 深度學習與人工智能 12
1.3 Keras簡介 13
1.3.1 各深度學習框架對比 13
1.3.2 Keras與TensorFlow的關系 15
1.3.3 Keras常見接口 15
1.3.4 Keras特性 17
1.3.5 Keras安裝 17
1.3.6 Keras中的預訓練模型 20
小結 22
課后習題 23
第 2章 Keras深度學習通用流程 24
2.1 基于全連接網(wǎng)絡的手寫數(shù)字識別實例 24
2.2 數(shù)據(jù)加載與預處理 28
2.2.1 數(shù)據(jù)加載 28
2.2.2 數(shù)據(jù)預處理 31
2.3 構建網(wǎng)絡 39
2.3.1 模型生成 39
2.3.2 核心層 40
2.3.3 自定義層 47
2.4 訓練網(wǎng)絡 51
2.4.1 優(yōu)化器 51
2.4.2 損失函數(shù) 54
2.4.3 訓練方法 60
2.5 性能評估 64
2.5.1 性能監(jiān)控 64
2.5.2 回調檢查 69
2.6 模型的保存與加載 77
實訓1 利用Keras進行數(shù)據(jù)加載與增強 79
實訓2 利用Keras構建網(wǎng)絡并訓練 80
小結 80
課后習題 81
第3章 Keras深度學習基礎 82
3.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡基礎 82
3.1.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡中的常用網(wǎng)絡層 83
3.1.2 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的手寫數(shù)字識別實例 96
3.1.3 常用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡算法及其結構 99
3.2 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡 106
3.2.1 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡中的常用網(wǎng)絡層 108
3.2.2 基于循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡和Self Attention網(wǎng)絡的新聞摘要分類實例 123
3.3 生成對抗網(wǎng)絡 131
3.3.1 常用生成對抗網(wǎng)絡算法及其結構 131
3.3.2 基于生成對抗網(wǎng)絡的手寫數(shù)字生成實例 135
實訓1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡 150
實訓2 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡 151
實訓3 生成對抗網(wǎng)絡 151
小結 152
課后習題 152
第4章 基于RetinaNet的目標檢測 154
4.1 算法簡介與目標分析 154
4.1.1 背景介紹 154
4.1.2 目標檢測算法概述 155
4.1.3 目標檢測相關理論介紹 156
4.1.4 分析目標 158
4.1.5 項目工程結構 158
4.2 數(shù)據(jù)準備 159
4.2.1 數(shù)據(jù)集下載 159
4.2.2 圖像預處理 160
4.2.3 數(shù)據(jù)集編碼 166
4.2.4 數(shù)據(jù)集管道設置 171
4.3 構建網(wǎng)絡 171
4.3.1 RetinaNet的網(wǎng)絡結構 172
4.3.2 構建RetinaNet 173
4.4 訓練網(wǎng)絡 177
4.4.1 定義損失函數(shù) 177
4.4.2 訓練網(wǎng)絡 180
4.4.3 加載模型測試點 181
4.5 模型預測 182
4.5.1 進行解碼與非極大值抑制處理 182
4.5.2 預測結果 184
實訓 使用VOC2007數(shù)據(jù)集訓練和測試RetinaNet 186
小結 186
課后習題 186
第5章 基于LSTM網(wǎng)絡的詩歌生成 187
5.1 目標分析 187
5.1.1 背景介紹 187
5.1.2 分析目標 188
5.1.3 項目工程結構 189
5.2 文本預處理 189
5.2.1 標識詩句結束點 189
5.2.2 去除低頻詞 190
5.2.3 構建映射 191
5.3 構建網(wǎng)絡 191
5.3.1 設置配置項參數(shù) 191
5.3.2 生成訓練數(shù)據(jù) 192
5.3.3 構建LSTM網(wǎng)絡 194
5.4 訓練網(wǎng)絡 194
5.4.1 查看學習情況 194
5.4.2 生成詩句 195
5.4.3 訓練網(wǎng)絡 196
5.5 結果分析 197
實訓 基于LSTM網(wǎng)絡的文本生成 199
小結 199
課后習題 199
第6章 基于CycleGAN的圖像風格轉換 200
6.1 目標分析 200
6.1.1 背景介紹 200
6.1.2 分析目標 201
6.1.3 項目工程結構 201
6.2 數(shù)據(jù)準備 203
6.3 構建網(wǎng)絡 205
6.3.1 定義恒等映射網(wǎng)絡函數(shù) 206
6.3.2 定義殘差網(wǎng)絡函數(shù) 207
6.3.3 定義生成器函數(shù) 208
6.3.4 定義判別器函數(shù) 211
6.4 訓練網(wǎng)絡 212
6.4.1 定義訓練過程函數(shù) 212
6.4.2 定義生成圖像函數(shù) 214
6.5 結果分析 215
實訓 基于CycleGAN實現(xiàn)莫奈畫作與現(xiàn)實風景圖像的風格轉換 217
小結 217
課后習題 218
第7章 基于TipDM大數(shù)據(jù)挖掘建模平臺實現(xiàn)詩歌生成 219
7.1 平臺簡介 219
7.1.1 共享庫 220
7.1.2 數(shù)據(jù)連接 220
7.1.3 數(shù)據(jù)集 221
7.1.4 我的工程 222
7.1.5 個人組件 224
7.2 實現(xiàn)詩歌生成 224
7.2.1 配置數(shù)據(jù)源 225
7.2.2 文本預處理 227
7.2.3 構建網(wǎng)絡 227
7.2.4 訓練網(wǎng)絡 230
7.2.5 結果分析 234
實訓 實現(xiàn)基于TipDM大數(shù)據(jù)挖掘模平臺的文本生成 235
小結 236
課后習題 236