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數(shù)智創(chuàng)新變革未來圖像語(yǔ)義分割圖像語(yǔ)義分割定義語(yǔ)義分割發(fā)展歷程語(yǔ)義分割主要技術(shù)深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)義分割中的應(yīng)用常見的語(yǔ)義分割數(shù)據(jù)集語(yǔ)義分割評(píng)估指標(biāo)語(yǔ)義分割面臨的挑戰(zhàn)語(yǔ)義分割未來發(fā)展趨勢(shì)ContentsPage目錄頁(yè)圖像語(yǔ)義分割定義圖像語(yǔ)義分割圖像語(yǔ)義分割定義圖像語(yǔ)義分割定義1.圖像語(yǔ)義分割是一種將圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)賦予相應(yīng)語(yǔ)義標(biāo)簽的技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像內(nèi)容的精確理解。2.通過將圖像分割成多個(gè)區(qū)域,并對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注,可以為計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)提供更豐富的信息。3.圖像語(yǔ)義分割在場(chǎng)景理解、目標(biāo)檢測(cè)、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。圖像語(yǔ)義分割是一種重要的計(jì)算機(jī)視覺任務(wù),其目的是將圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)分配到特定的語(yǔ)義類別中,從而為圖像中的每個(gè)對(duì)象或區(qū)域提供準(zhǔn)確的標(biāo)注。這種技術(shù)可以幫助計(jì)算機(jī)更精確地理解圖像內(nèi)容,為許多計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用提供了更準(zhǔn)確、更可靠的數(shù)據(jù)。通過圖像語(yǔ)義分割,可以將圖像分割成多個(gè)區(qū)域,并對(duì)每個(gè)區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立的標(biāo)注。這些標(biāo)注信息可以為許多計(jì)算機(jī)視覺任務(wù)提供更豐富的信息,從而提高任務(wù)的準(zhǔn)確性。比如,在自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中,通過圖像語(yǔ)義分割技術(shù),可以識(shí)別道路上的行人、車輛、交通標(biāo)志等,從而為自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供更準(zhǔn)確的控制指令??傊瑘D像語(yǔ)義分割是一種重要的技術(shù),可以幫助計(jì)算機(jī)更精確地理解圖像內(nèi)容,為許多計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用提供了更準(zhǔn)確、更可靠的數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的不斷發(fā)展,圖像語(yǔ)義分割將會(huì)在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。語(yǔ)義分割發(fā)展歷程圖像語(yǔ)義分割語(yǔ)義分割發(fā)展歷程傳統(tǒng)的圖像處理技術(shù)1.手工設(shè)計(jì)的特征提取方法,如SIFT、SURF等。2.依賴于先驗(yàn)知識(shí)和規(guī)則的設(shè)計(jì)。3.對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景和光照條件變化適應(yīng)性較差。傳統(tǒng)的圖像處理技術(shù)主要依賴于手工設(shè)計(jì)的特征提取方法和先驗(yàn)知識(shí),對(duì)圖像進(jìn)行分割。然而,這種方法往往受限于特征設(shè)計(jì)的能力和先驗(yàn)知識(shí)的準(zhǔn)確性,對(duì)于復(fù)雜場(chǎng)景和光照條件變化的適應(yīng)性較差。深度學(xué)習(xí)的崛起1.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的特征學(xué)習(xí)。2.端到端的訓(xùn)練方式。3.特征表示能力更強(qiáng)。隨著深度學(xué)習(xí)的崛起,圖像語(yǔ)義分割技術(shù)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。深度學(xué)習(xí)通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式自動(dòng)學(xué)習(xí)圖像特征,其端到端的訓(xùn)練方式和強(qiáng)大的特征表示能力,大大提高了語(yǔ)義分割的準(zhǔn)確性。語(yǔ)義分割發(fā)展歷程全卷積網(wǎng)絡(luò)(FCN)1.將分類網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為分割網(wǎng)絡(luò)。2.上采樣操作實(shí)現(xiàn)高分辨率分割。3.跳躍連接保留空間信息。全卷積網(wǎng)絡(luò)(FCN)是圖像語(yǔ)義分割領(lǐng)域的重要里程碑。它首次將傳統(tǒng)的圖像分類網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為分割網(wǎng)絡(luò),通過上采樣操作實(shí)現(xiàn)高分辨率的分割,同時(shí)利用跳躍連接保留空間信息,提高了分割的精細(xì)度。U-Net結(jié)構(gòu)1.編碼器-解碼器結(jié)構(gòu)。2.跳躍連接實(shí)現(xiàn)特征融合。3.廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像分割等領(lǐng)域。U-Net是一種經(jīng)典的編碼器-解碼器結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò),通過跳躍連接實(shí)現(xiàn)特征的融合,廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像分割等領(lǐng)域。其結(jié)構(gòu)對(duì)稱美觀,具有很強(qiáng)的特征表示能力和分割精度。語(yǔ)義分割發(fā)展歷程1.提高模型的上下文感知能力。2.注意力模塊的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。3.與其他技術(shù)的結(jié)合提高分割性能。注意力機(jī)制的應(yīng)用是近年來圖像語(yǔ)義分割領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。通過引入注意力模塊,可以提高模型的上下文感知能力,進(jìn)一步優(yōu)化分割性能。同時(shí),注意力機(jī)制與其他技術(shù)的結(jié)合,也為語(yǔ)義分割提供了新的思路和方法。實(shí)時(shí)語(yǔ)義分割技術(shù)的發(fā)展1.輕量級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。2.模型壓縮與加速技術(shù)。3.保持高精度的同時(shí)提高實(shí)時(shí)性。隨著實(shí)時(shí)性需求的提高,實(shí)時(shí)語(yǔ)義分割技術(shù)也得到了快速發(fā)展。通過設(shè)計(jì)輕量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和采用模型壓縮與加速技術(shù),可以在保持高精度的同時(shí)提高實(shí)時(shí)性,滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。注意力機(jī)制的應(yīng)用語(yǔ)義分割主要技術(shù)圖像語(yǔ)義分割語(yǔ)義分割主要技術(shù)1.CNN是一種常用于圖像語(yǔ)義分割的深度學(xué)習(xí)模型,能夠有效提取圖像特征。2.通過多個(gè)卷積層和池化層的組合,CNN可以逐步抽象出高層的語(yǔ)義信息。3.采用反向傳播算法進(jìn)行訓(xùn)練,可以不斷優(yōu)化模型的參數(shù),提高分割精度。全卷積網(wǎng)絡(luò)(FCN)1.FCN將傳統(tǒng)的CNN中的全連接層替換為卷積層,使得輸出結(jié)果為二維的圖像分割結(jié)果。2.通過上采樣操作,可以將低分辨率的分割結(jié)果逐步恢復(fù)到原始圖像的大小。3.FCN可以實(shí)現(xiàn)端到端的訓(xùn)練,提高了模型的訓(xùn)練效率。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)語(yǔ)義分割主要技術(shù)U-Net1.U-Net是一種基于編解碼結(jié)構(gòu)的語(yǔ)義分割模型,可以有效地提取和利用上下文信息。2.編碼器部分采用傳統(tǒng)的CNN結(jié)構(gòu)進(jìn)行特征提取,解碼器部分采用上采樣操作逐步恢復(fù)分割結(jié)果。3.在解碼器部分,通過將淺層特征和深層特征進(jìn)行融合,可以提高分割的精度。MaskR-CNN1.MaskR-CNN是一種基于目標(biāo)檢測(cè)框架的語(yǔ)義分割模型,可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)和語(yǔ)義分割。2.在目標(biāo)檢測(cè)的基礎(chǔ)上,添加了一個(gè)分支用于預(yù)測(cè)每個(gè)像素的分割結(jié)果。3.通過ROIAlign操作,可以更好地對(duì)齊目標(biāo)和分割結(jié)果,提高分割的精度。語(yǔ)義分割主要技術(shù)Deeplab系列模型1.Deeplab系列模型是一種采用空洞卷積和ASPP模塊的語(yǔ)義分割模型,可以有效地?cái)U(kuò)大感受野并捕獲多尺度的上下文信息。2.空洞卷積可以在不增加計(jì)算量的前提下擴(kuò)大感受野,提高分割的精度。3.ASPP模塊通過采用不同膨脹率的空洞卷積和全局平均池化等操作,可以捕獲多尺度的上下文信息,進(jìn)一步提高分割的精度。Transformer模型1.隨著Transformer模型在自然語(yǔ)言處理領(lǐng)域的成功應(yīng)用,一些研究工作也開始將其應(yīng)用于圖像語(yǔ)義分割任務(wù)。2.Transformer模型可以通過自注意力機(jī)制捕獲全局上下文信息,有利于提高分割的精度。3.目前Transformer模型在圖像語(yǔ)義分割任務(wù)上還處于探索階段,需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)義分割中的應(yīng)用圖像語(yǔ)義分割深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)義分割中的應(yīng)用1.深度學(xué)習(xí)技術(shù)能夠有效提高圖像語(yǔ)義分割的精度和效率。2.常見的深度學(xué)習(xí)模型包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和條件隨機(jī)場(chǎng)等。3.深度學(xué)習(xí)可以解決傳統(tǒng)圖像分割方法中的一些問題,如光照變化、陰影等。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像語(yǔ)義分割中的應(yīng)用1.卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠提取圖像中的深層次特征,提高分割精度。2.常用的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括VGG、ResNet等。3.通過改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和增加訓(xùn)練數(shù)據(jù),可以進(jìn)一步提高分割效果。深度學(xué)習(xí)在圖像語(yǔ)義分割中的應(yīng)用概述深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)義分割中的應(yīng)用條件隨機(jī)場(chǎng)在圖像語(yǔ)義分割中的應(yīng)用1.條件隨機(jī)場(chǎng)能夠?qū)矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出進(jìn)行精細(xì)化處理,提高邊緣分割效果。2.條件隨機(jī)場(chǎng)可以與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)合訓(xùn)練,提高整體分割效果。3.通過改進(jìn)條件隨機(jī)場(chǎng)的模型和參數(shù),可以進(jìn)一步優(yōu)化分割效果。基于生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的圖像語(yǔ)義分割方法1.生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)可以生成高質(zhì)量的圖像樣本,提高訓(xùn)練數(shù)據(jù)的質(zhì)量。2.通過將生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,可以提高圖像語(yǔ)義分割的效果。3.基于生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)的圖像語(yǔ)義分割方法具有廣闊的發(fā)展前景。深度學(xué)習(xí)在語(yǔ)義分割中的應(yīng)用基于深度學(xué)習(xí)的弱監(jiān)督圖像語(yǔ)義分割方法1.弱監(jiān)督方法可以利用少量的標(biāo)注數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,降低訓(xùn)練成本。2.通過改進(jìn)弱監(jiān)督方法和利用輔助信息,可以提高弱監(jiān)督圖像語(yǔ)義分割的效果。3.弱監(jiān)督圖像語(yǔ)義分割方法在實(shí)際應(yīng)用中具有廣泛的前景。深度學(xué)習(xí)在圖像語(yǔ)義分割中的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展方向1.深度學(xué)習(xí)在圖像語(yǔ)義分割中仍面臨一些挑戰(zhàn),如數(shù)據(jù)標(biāo)注、模型復(fù)雜度等問題。2.未來發(fā)展方向可以包括改進(jìn)模型結(jié)構(gòu)、優(yōu)化訓(xùn)練算法、利用無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)等。3.隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,深度學(xué)習(xí)在圖像語(yǔ)義分割中的應(yīng)用將越來越廣泛。常見的語(yǔ)義分割數(shù)據(jù)集圖像語(yǔ)義分割常見的語(yǔ)義分割數(shù)據(jù)集PASCALVOC1.PASCALVOC是最早的語(yǔ)義分割數(shù)據(jù)集之一,廣泛用于對(duì)象檢測(cè)和分割任務(wù)。2.它包含20個(gè)不同的類別,如人物、動(dòng)物、交通工具等,具有多樣化的圖像場(chǎng)景。3.PASCALVOC的數(shù)據(jù)格式和標(biāo)準(zhǔn)已成為語(yǔ)義分割領(lǐng)域的基準(zhǔn)之一,為后續(xù)數(shù)據(jù)集的發(fā)展提供了參考。Cityscapes1.Cityscapes是一個(gè)專注于城市街景語(yǔ)義分割的數(shù)據(jù)集,包含大量的城市街道圖像和相應(yīng)的標(biāo)注。2.該數(shù)據(jù)集注重于城市環(huán)境的理解,有助于智能交通、無(wú)人駕駛等領(lǐng)域的研究。3.Cityscapes的標(biāo)注系統(tǒng)詳細(xì)且全面,為語(yǔ)義分割算法提供了豐富的訓(xùn)練信息。常見的語(yǔ)義分割數(shù)據(jù)集COCO-Stuff1.COCO-Stuff是在COCO數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)上擴(kuò)展的語(yǔ)義分割數(shù)據(jù)集,包含了更豐富的像素級(jí)別標(biāo)注。2.該數(shù)據(jù)集包含了多種復(fù)雜的場(chǎng)景和對(duì)象,對(duì)于提升語(yǔ)義分割算法的魯棒性有很大幫助。3.COCO-Stuff的數(shù)據(jù)規(guī)模和多樣性為語(yǔ)義分割研究提供了廣闊的平臺(tái)。ADE20K1.ADE20K是一個(gè)包含大量室內(nèi)和室外場(chǎng)景圖像的數(shù)據(jù)集,具有廣泛的語(yǔ)義類別。2.該數(shù)據(jù)集的標(biāo)注質(zhì)量高,對(duì)于細(xì)節(jié)部分有很好的處理,有助于提高語(yǔ)義分割的精度。3.ADE20K為場(chǎng)景理解、圖像生成等領(lǐng)域提供了寶貴的研究資源。常見的語(yǔ)義分割數(shù)據(jù)集MapillaryVistas1.MapillaryVistas是一個(gè)大規(guī)模的街景語(yǔ)義分割數(shù)據(jù)集,具有多元化的城市環(huán)境圖像。2.該數(shù)據(jù)集注重于實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景,對(duì)于推動(dòng)語(yǔ)義分割技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用具有重要意義。3.MapillaryVistas的豐富數(shù)據(jù)和精細(xì)標(biāo)注為語(yǔ)義分割算法的訓(xùn)練和評(píng)估提供了有力支持。IDRIDS1.IDRIDS是一個(gè)專注于視網(wǎng)膜圖像語(yǔ)義分割的數(shù)據(jù)集,主要用于醫(yī)學(xué)圖像處理領(lǐng)域。2.該數(shù)據(jù)集包含了病變和健康的視網(wǎng)膜圖像,對(duì)于醫(yī)學(xué)診斷和治療具有重要價(jià)值。3.IDRIDS為醫(yī)學(xué)圖像語(yǔ)義分割提供了專業(yè)的訓(xùn)練和評(píng)估資源,有助于推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。語(yǔ)義分割評(píng)估指標(biāo)圖像語(yǔ)義分割語(yǔ)義分割評(píng)估指標(biāo)像素準(zhǔn)確度(PixelAccuracy)1.像素準(zhǔn)確度是衡量預(yù)測(cè)分割圖像與真實(shí)分割圖像在每個(gè)像素點(diǎn)上匹配度的指標(biāo)。2.計(jì)算方法簡(jiǎn)單,直接將預(yù)測(cè)正確的像素?cái)?shù)量除以總像素?cái)?shù)量。3.高像素準(zhǔn)確度并不一定代表邊緣和細(xì)節(jié)分割效果好,因此需結(jié)合其他指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。均方誤差(MeanSquaredError,MSE)1.均方誤差是衡量預(yù)測(cè)分割圖像與真實(shí)分割圖像之間差異度的指標(biāo)。2.計(jì)算方法是將所有像素的誤差平方求和,再除以總像素?cái)?shù)量。3.均方誤差對(duì)異常值敏感,能夠反映圖像中細(xì)節(jié)的差異。語(yǔ)義分割評(píng)估指標(biāo)交叉熵?fù)p失(Cross-EntropyLoss)1.交叉熵?fù)p失函數(shù)用于衡量預(yù)測(cè)分割圖像與真實(shí)分割圖像在類別上的差異度。2.通過計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的真實(shí)類別與預(yù)測(cè)類別的概率分布之間的差異來衡量損失。3.交叉熵?fù)p失能夠更好地反映不同類別之間的差異,適用于多分類問題。Dice系數(shù)(DiceCoefficient)1.Dice系數(shù)是一種評(píng)估語(yǔ)義分割效果的指標(biāo),衡量預(yù)測(cè)分割圖像與真實(shí)分割圖像之間的相似度。2.計(jì)算方法是將預(yù)測(cè)分割圖像與真實(shí)分割圖像的交集,除以它們的并集。3.Dice系數(shù)值介于0到1之間,值越接近1表示分割效果越好。語(yǔ)義分割評(píng)估指標(biāo)IoU(IntersectionoverUnion)1.IoU是衡量預(yù)測(cè)分割區(qū)域與真實(shí)分割區(qū)域之間重疊度的指標(biāo)。2.計(jì)算方法是將預(yù)測(cè)分割區(qū)域與真實(shí)分割區(qū)域的交集,除以它們的并集。3.IoU是一種常用的評(píng)估目標(biāo)檢測(cè)和語(yǔ)義分割效果的指標(biāo),能夠反映預(yù)測(cè)區(qū)域的準(zhǔn)確性和完整性。輪廓系數(shù)(ContourCoefficient)1.輪廓系數(shù)是一種評(píng)估語(yǔ)義分割圖像邊緣輪廓準(zhǔn)確性的指標(biāo)。2.通過計(jì)算預(yù)測(cè)分割圖像與真實(shí)分割圖像的邊緣輪廓之間的差異來評(píng)估。3.輪廓系數(shù)能夠更好地反映語(yǔ)義分割圖像在邊緣細(xì)節(jié)方面的分割效果。語(yǔ)義分割面臨的挑戰(zhàn)圖像語(yǔ)義分割語(yǔ)義分割面臨的挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)標(biāo)注和采集的挑戰(zhàn)1.數(shù)據(jù)標(biāo)注需要大量的人力和資源,而且標(biāo)注質(zhì)量對(duì)模型效果影響很大。需要開發(fā)更高效、準(zhǔn)確的標(biāo)注方法和工具。2.采集到的圖像數(shù)據(jù)可能存在偏差和不平衡,需要考慮如何保證數(shù)據(jù)的多樣性和公平性。3.對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)集,如何有效地存儲(chǔ)、管理和處理也是一個(gè)重要的問題,需要借助高性能計(jì)算和云計(jì)算等技術(shù)。模型復(fù)雜度和計(jì)算資源的挑戰(zhàn)1.圖像語(yǔ)義分割需要處理大量的像素和類別,模型復(fù)雜度較高,需要充分利用計(jì)算資源進(jìn)行優(yōu)化。2.當(dāng)前深度學(xué)習(xí)模型需要大量的計(jì)算資源和內(nèi)存,需要考慮如何減少計(jì)算成本和提高效率。3.應(yīng)用場(chǎng)景可能需要實(shí)時(shí)或低功耗的語(yǔ)義分割,需要在模型復(fù)雜度和計(jì)算資源之間進(jìn)行權(quán)衡。語(yǔ)義分割面臨的挑戰(zhàn)多尺度和上下文信息的挑戰(zhàn)1.圖像語(yǔ)義分割需要處理不同尺度和上下文的信息,需要設(shè)計(jì)更好的模型和算法來處理這些信息。2.多尺度問題可以通過采用多尺度輸入或多尺度特征融合等方法來解決。3.上下文信息可以通過采用更大的感受野或上下文模塊等方法來捕獲。類別不平衡和邊界模糊的挑戰(zhàn)1.圖像語(yǔ)義分割中可能存在類別不平衡和邊界模糊的問題,需要采用相應(yīng)的方法和技巧來處理。2.類別不平衡可以通過采用類別平衡采樣、類別權(quán)重或損失函數(shù)等方法來解決。3.邊界模糊可以通過采用更好的特征提取、邊界增強(qiáng)或采用條件隨機(jī)場(chǎng)等方法來改善。語(yǔ)義分割面臨的挑戰(zhàn)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景的挑戰(zhàn)1.在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中,圖像語(yǔ)義分割需要面對(duì)各種復(fù)雜的環(huán)境和條件,需要考慮如何適應(yīng)這些場(chǎng)景。2.針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景,需要優(yōu)化模型和算法,提高分割準(zhǔn)確性和魯棒性。3.實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景還需要考慮實(shí)時(shí)性、低功耗和隱私保護(hù)等問題,需要綜合考慮各種因素進(jìn)行優(yōu)化??山忉屝院涂煽啃缘奶魬?zhàn)1.圖像語(yǔ)義分割模型的可解釋性和可靠性對(duì)于實(shí)際應(yīng)用非常重要,需要引起足夠的重視。2.研究模型的可解釋性,可以幫助我們更好地理解模型的原理和決策過程,從而提高模型的可靠性。3.采用一些可視化技術(shù)和指標(biāo),可以幫助我們更好地評(píng)估模型的性能和可靠性,為后續(xù)優(yōu)化提供參考。語(yǔ)義分割未來發(fā)展趨勢(shì)圖像語(yǔ)義分割語(yǔ)義分割未來發(fā)展趨勢(shì)模型性能的進(jìn)一步提升1.隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷發(fā)展,圖像語(yǔ)義分割模型的性能將會(huì)得到進(jìn)一步提升,更高的精度和更快的運(yùn)行速度將成為未來研究的重點(diǎn)。2.新的模型架構(gòu)和訓(xùn)練技巧的出現(xiàn),將使得模型能
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