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课程大纲

MATLAB深度学习环境与GPU验证

  • 深度学习工具箱架构与工作流程概述
  • 验证GPU可用性、CUDA/cuDNN兼容性及驱动配置
  • 配置并行工作器、内存管理及掌握gpuArray基础知识
  • 实验1:环境验证并运行首个GPU加速的深度学习脚本

MATLAB中的核心深度学习结构

  • 神经网络层:卷积、池化、批归一化、丢弃、残差和全连接层
  • dlarraydlnetwork和自定义训练循环的基础
  • 损失函数、优化器(Adam、SGD、RMSProp)及学习率调度策略
  • 可视化架构、权重分布及梯度流以进行调试
  • 实验2:从头构建自定义dlnetwork并调试层交互

设计用于图像识别的CNN

  • CNN设计模式:特征提取、空间层次和感受野
  • 迁移学习:利用预训练网络如ResNet、EfficientNet和MobileNet
  • 使用imageDatastoreaugmentedImageDatastore及自定义变换的数据增强管道
  • 实验3:在自定义图像分类数据集上从头训练CNN并进行数据增强

自动化数据标注与可重复管道

  • 利用MATLAB的主动学习和半监督标注工具
  • 导入和导出标注(COCO、Pascal VOC、YOLO、CSV)
  • 构建版本控制、参数化的数据准备脚本
  • 实验4:自动化标注工作流并将其集成到训练脚本中

可扩展训练:多GPU、云与集群

  • 多GPU训练策略:批量大小调整、梯度累积和数据并行
  • 使用MATLAB Parallel Server和本地集群进行分布式训练
  • 通过MATLAB云计算配置文件进行云训练工作流(AWS、Azure、GCP)
  • 训练监控、检查点及超参数优化技术
  • 实验5:将模型扩展至多GPU/云设置并分析训练吞吐量

跨框架互操作性与模型交换

  • 将预训练的Caffe和TensorFlow/Keras模型导入MATLAB
  • 验证精度一致性并为MATLAB工作流程调整架构
  • 将模型导出为ONNX、TensorFlow或Core ML以进行跨平台部署
  • 实验6:导入TF-Keras模型,在MATLAB中进行微调并导出为ONNX

毕业项目与生产准备

  • 端到端管道:数据摄取、训练、验证、优化和部署
  • 模型压缩:剪枝、量化及使用GPU Coder进行代码生成
  • 可重复性最佳实践:日志记录、种子设置及共享MATLAB深度学习apps
  • 毕业项目:构建、训练、优化并导出针对特定领域的完整图像识别系统


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要求

  • 熟练掌握MATLAB(语法、编程工作流程、工具箱熟悉度)
  • 无需数据科学或深度学习经验
  • 访问本地支持GPU的工作站(CUDA兼容)或批准的云集群以进行实验

受众

  • 开发者与软件工程师
  • 研究工程师与领域专家
  • 从传统信号/图像处理转向AI驱动工作流程的团队
 14 小时

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