畳み込み層の説明として、最も適切なものを1つ選びなさい。
- ①画像のすべての画素を前の層のすべてのニューロンと結合し、画像全体を一度に処理する。
- ②一定の領域の中の最大値や平均値だけを取り出し、学習するパラメータを持たない層である。
- ③小さなフィルタを画像の上でずらしながら積和の計算を行って、局所的な特徴を取り出す。
- ④入力と同じものを出力するように学習し、途中の層でデータを圧縮して表現する層である。
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畳み込み層は、CNN(畳み込みニューラルネットワーク)の中心となる層です。3×3などの小さなフィルタ(カーネル)を画像の上で少しずつずらしながら、フィルタの値と画像の画素値を掛けて足し合わせる(積和の)計算を行い、線や角などの局所的な特徴を取り出した「特徴マップ」を作ります。同じフィルタを画像全体で使い回す(重みの共有)ため、全結合層に比べてパラメータの数を大幅に減らせ、画像のどこにある特徴でも同じように検出できます。フィルタの値は学習によって決まります。
他の選択肢が不適切な理由
・すべての画素をすべてのニューロンと結合する:これは全結合層の説明です。画像の位置関係(空間的な構造)を活かしにくく、パラメータも多くなります。
・最大値や平均値だけを取り出す:これはプーリング層の説明です。
・入力と同じものを出力するように学習する:これはオートエンコーダの説明です。
覚え方のポイント
CNNの基本構成は「畳み込み層(特徴を取り出す)→ プーリング層(情報をまとめる)」の繰り返しと、最後の「全結合層(分類する)」です。それぞれの役割をセットで覚えましょう。