卷积:一个 3×3 的小窗口怎么扫描整张图

卷积神经网络认图的第一步,是拿一个 3×3 的卷积核从左上角开始,一格一格扫过整张图: 每到一处,把盖住的 9 个像素和卷积核对应位置相乘再相加,得到的数填进右边的特征图。 换一个卷积核,就是换一种要找的东西:竖边、横边、模糊、锐化。

操作:点左边输入图的格子可以改像素(0 → 5 → 9 → 0),自己画一个图案;点特征图的任意一格,窗口会跳到对应位置。

步长(每次挪几格)
填充(四周补一圈 0)

再做一次 2×2 最大池化

每 2×2 的格子里只留最大的数,特征图缩成一半。步长为 1 时点「向右平移 1 格」:多数 2×2 格子里的最大值不变(讲解里会数给你看),这就是池化对小位移不敏感;再点「平移 2 格」就是另一回事:整张池化图跟着挪 1 格。

换成一张真的图:同一个卷积核扫 80×80 像素

原图
特征图(红 = 正,蓝 = 负)

选「找竖边」,房子的墙和窗框在特征图上变成红蓝竖线,屋檐的横线几乎消失;换「找横边」正好反过来。 真实的卷积网络第一层有几十个这样的卷积核,而且每个卷积核里的 9 个数不是人定的,是训练出来的。 想看训练好的网络每一层真实的特征图,去看 B 展厅的「CNN 可视化讲解」。

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