Architetture CNN: Le Principali Scelte per la Visione Artificiale

Author: Riccardo De Bernardinis

Date: 20 Maggio, 2024

Categories: AlexNet Architetture CNN Inception LeNet-5 machine learning ResNet reti neurali convoluzionali riconoscimento di immagini VGG Visione Artificiale

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Deep Dive nelle Architetture Principali delle CNN

Le Convolutional Neural Networks (CNN), o reti neurali convoluzionali, sono un tipo di architettura di rete neurale ampiamente utilizzato nell’ambito dell’intelligenza artificiale e del machine learning, specialmente per compiti di visione artificiale come il riconoscimento di immagini e il rilevamento di oggetti. In questo articolo approfondito, esploreremo le principali architetture di CNN utilizzate attualmente, evidenziando le caratteristiche chiave di ciascuna.

Introduzione alle CNN

Le CNN sono composte da diversi strati, inclusi strati di convoluzione, di pooling e di completamente connessi, ognuno con un compito specifico nell’elaborazione e nell’apprendimento delle caratteristiche dell’immagine in input. Le architetture delle CNN sono progettate per sfruttare al meglio la struttura adiacente dei pixel nelle immagini e per estrarre automaticamente le features rilevanti per la classificazione.

Le Principali Architetture delle CNN

Di seguito sono elencate le principali architetture di CNN utilizzate comunemente:

1. LeNet-5

Layer	Type	Output Size
Input	32x32x1 Image	32x32x1
Convolution	5×5 Filter	28x28x6
Pooling	2×2	14x14x6
Convolution	5×5 Filter	10x10x16
Pooling	2×2	5x5x16
Fully Connected	120
Fully Connected	84
Output	10 (Classes)

2. AlexNet

Layer	Type	Output Size
Input	227x227x3 Image	227x227x3
Convolution	11×11 Filter, 4×4 Stride	55x55x96
Pooling	3×3, 2×2 Stride	27x27x96
Convolution	5×5 Filter	27x27x256
Pooling	3×3	13x13x256
Convolution	3×3 Filter	13x13x384
Convolution	3×3 Filter	13x13x384
Convolution	3×3 Filter	13x13x256
Pooling	3×3	6x6x256
Fully Connected	4096
Fully Connected	4096
Output	1000 (Classes)

3. VGG

La rete VGG ha diverse varianti con un numero crescente di layers, fino a VGG-19 con 19 strati, che si caratterizza per la sua semplicità e profondità.

4. ResNet

Le reti ResNet introducono i “residual connections” per affrontare il problema della scomparsa del gradiente nei modelli di rete neurale molto profondi. Le varianti includono ResNet-50, ResNet-101, e così via fino a ResNet-152.

5. Inception (GoogLeNet)

La rete Inception, detta anche GoogLeNet, è nota per i suoi moduli inception, che consentono di eseguire convoluzioni di diversi tipi e dimensioni in parallelo per catturare features a diversi livelli di astrazione.

Vantaggi della Scelta dell’Architettura Adeguata

Scegliere l’architettura corretta per una specifica applicazione può avere un impatto significativo sulle prestazioni del modello di CNN. Alcuni vantaggi della scelta di architetture più avanzate includono:

Migliore capacità di estrarre features complesse dalle immagini.
Maggior robustezza nei confronti di overfitting.
Possibilità di addestrare modelli più profondi e complessi.

Riflessioni Finali

In conclusione, le architetture delle CNN giocano un ruolo fondamentale nel determinare le capacità e le prestazioni di un modello di visione artificiale. Scegliere la giusta architettura per un determinato compito può fare la differenza tra un modello che funziona in modo ottimale e uno che non raggiunge le aspettative. Continuare a esplorare e sperimentare con diverse architetture può portare a una maggiore comprensione e a risultati migliori nell’ambito dell’intelligenza artificiale e del machine learning.