卷积神经网络整体架构

卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）是一种主要应用于图像领域的神经网络结构，用于解决传统神经网络在处理图像时出现的过拟合和权重过多等问题[^1]。

卷积神经网络的整体架构包括以下几个主要组件：
1. 卷积层（Convolutional Layer）：卷积层是卷积神经网络的核心组件，用于提取输入图像的特征。它通过使用一组可学习的滤波器（也称为卷积核）对输入图像进行卷积操作，生成一系列的特征图。每个滤波器可以检测输入图像中的不同特征，例如边缘、纹理等。
2. 池化层（Pooling Layer）：池化层用于减小特征图的尺寸，并保留最重要的特征。常用的池化操作包括最大池化和平均池化。最大池化选择每个区域中的最大值作为输出，而平均池化计算每个区域的平均值作为输出。池化操作有助于减少特征图的维度，提高计算效率，并增强模型对平移和缩放的不变性。
3. 激活函数（Activation Function）：激活函数引入非线性变换，增加模型的表达能力。常用的激活函数包括ReLU（Rectified Linear Unit）、Sigmoid和Tanh等。ReLU函数在正区间上输出输入值，而在负区间上输出0，能够有效地缓解梯度消失问题。
4. 全连接层（Fully Connected Layer）：全连接层将前面的卷积层和池化层的输出连接起来，并通过一系列的全连接操作进行分类或回归任务。全连接层的每个神经元都与前一层的所有神经元相连，可以学习到更高级别的特征表示。
5. Softmax层：Softmax层通常用于多分类任务，将全连接层的输出转化为概率分布。Softmax函数将每个类别的得分转化为概率值，使得所有类别的概率之和为1。

通过这些组件的堆叠和组合，卷积神经网络能够自动学习到输入图像的特征表示，并在分类、目标检测、图像生成等任务中取得优秀的性能。