經典卷積神經網路的結構一般滿足如下表示式：
輸出層 -> （卷積層+ -> 池化層？）+ -> 全連線層+
上述公式中，“+”表示一個或者多個，“？”表示一個或者零個，如“卷積層+”表示一個或者多個卷積層，“池化層？”表示一個或者零個池化層。“->”表示 forward 方向。
下面將分別介紹 LeNet-5、AlexNet 和 VGG-16 結構。
1. LeNet-5（modern）
圖 1 LeNet-5
1.1 LeNet-5 結構：
- 輸入層
圖片大小為 32×32×1，其中 1 表示為黑白影象，只有一個 channel。
- 卷積層
filter 大小 5×5，filter 深度（個數）為 6，padding 為 0， 卷積步長 $s=1$，輸出矩陣大小為 28×28×6，其中 6 表示 filter 的個數。
- 池化層
average pooling，filter 大小 2×2（即 $f=2$），步長 $s=2$，no padding，輸出矩陣大小為 14×14×6。
- 卷積層
filter 大小 5×5，filter 個數為 16，padding 為 0， 卷積步長 $s=1$，輸出矩陣大小為 10×10×16，其中 16 表示 filter 的個數。
- 池化層
average pooling，filter 大小 2×2（即 $f=2$），步長 $s=2$，no padding，輸出矩陣大小為 5×5×16。注意，在該層結束，需要將 5×5×16 的矩陣flatten 成一個 400 維的向量。
- 全連線層（Fully Connected layer，FC）
neuron 數量為 120。
- 全連線層（Fully Connected layer，FC）
neuron 數量為 84。
- 全連線層，輸出層
現在版本的 LeNet-5 輸出層一般會採用 softmax 啟用函式，在 LeNet-5 提出的論文中使用的啟用函式不是 softmax，但其現在不常用。該層神經元數量為 10，代表 0～9 十個數字類別。（圖 1 其實少畫了一個表示全連線層的方框，而直接用 $\hat{y}$ 表示輸出層。）
1.2 LeNet-5 一些性質：
- 如果輸入層不算神經網路的層數，那麼 LeNet-5 是一個 7 層的網路。（有些地方也可能把 卷積和池化 當作一個 layer）（LeNet-5 名字中的“5”也可以理解為整個網路中含可訓練引數的層數為 5。）
- LeNet-5 大約有 60,000 個引數。
- 隨著網路越來越深，影象的高度和寬度在縮小，與此同時，影象的 channel 數量一直在增加。
- 現在常用的 LeNet-5 結構和 Yann LeCun 教授在 1998 年論文中提出的結構在某些地方有區別，比如啟用函式的使用，現在一般使用 ReLU 作為啟用函式，輸出層一般選擇 softmax。
2. AlexNet
圖 2 AlexNet
2.1 AlexNet 結構：
- 輸入層：影象大小為 227×227×3，其中 3 表示輸入影象的 channel 數（R，G，B）為 3。
- 卷積層：filter 大小 11×11，filter 個數 96，卷積步長 $s = 4$。（filter 大小隻列出了寬和高，filter矩陣的 channel 數和輸入圖片的 channel 數一樣，在這裡沒有列出）
- 池化層：max pooling，filter 大小 3×3，步長 $s = 2$。
- 卷積層：filter 大小 5×5，filter 個數 256，步長 $s = 1$，padding 使用 same convolution，即使得卷積層輸出影象和輸入影象在寬和高上保持不變。
- 池化層：max pooling，filter 大小 3×3，步長 $s = 2$。
- 卷積層：filter 大小 3×3，filter 個數 384，步長 $s = 1$，padding 使用 same convolution。
- 卷積層：filter 大小 3×3，filter 個數 384，步長 $s = 1$，padding 使用 same convolution。
- 卷積層：filter 大小 3×3，filter 個數 256，步長 $s = 1$，padding 使用 same convolution。
- 池化層：max pooling，filter 大小 3×3，步長 $s = 2$；池化操作結束後，將大小為 6×6×256 的輸出矩陣 flatten 成一個 9216 維的向量。
- 全連線層：neuron 數量為 4096。
- 全連線層：neuron 數量為 4096。
- 全連線層，輸出層：softmax 啟用函式，neuron 數量為 1000，代表 1000 個類別。
2.2 AlexNet 一些性質：
- 大約 60million 個引數；
- 使用 ReLU 作為啟用函式。
3. VGG-16
圖 3 VGG-16
3.1 VGG-16 結構：
- 輸入層
- 卷積層
- 卷積層
- 池化層
- 卷積層
- 卷積層
- 池化層
- 卷積層
- 卷積層
- 卷積層
- 池化層
- 卷積層
- 卷積層
- 卷積層
- 池化層
- 卷積層
- 卷積層
- 卷積層
- 池化層
- 全連線層
- 全連線層
- 全連線層，輸出層
3.2 VGG-16 一些性質：
- VGG-16 中的 16 表示整個網路中有 trainable 引數的層數為 16 層。（trainable 引數指的是可以通過 back-propagation 更新的引數）
- VGG-16 大約有 138million 個引數。
- VGG-16 中所有卷積層 filter 寬和高都是 3，步長為 1，padding 都使用 same convolution；所有池化層的 filter 寬和高都是 2，步長都是 2。
References
Course 4 Convolutional Neural Networks by Anderw Ng
《TensorFLow實戰Google深度學習框架》