G検定 練習問題 #0374・畳み込み層

畳み込みと位置ずれへの性質

ディープラーニングの要素技術 › 畳み込み層 単一選択 難易度 応用

ある倉庫会社が、天井カメラの画像に写る荷物を見つけるCNNを作っている。同じ荷物が画像の中で右に少しずれて写ったときの、CNNの各層の出力の変化に関する説明として、最も不適切なものを1つ選べ。なお、画像の端の影響は考えないものとする。

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解説

正解 B

この問題の論点:畳み込みと位置ずれへの性質

ポイント

ストライド1の畳み込み層には、入力のずれに合わせて出力も同じだけずれる同変性があります。ずれを吸収する不変性は、主にプーリングで得ます。

選択肢ごとの解説

  1. A

    適切

    ストライド2では、特徴マップの1画素が入力の2画素分に当たります。入力の1画素のずれはこの間隔に合わないため、フィルタを当てる位置と荷物の関係が変わり、値そのものが変わることがあります。出力が入力と同じだけずれる性質がそのまま成り立つのは、ストライド1の場合です。

  2. B

    不適切 正解

    重みの共有がもたらすのは、入力のずれに合わせて出力もずれる性質(平行移動に対する同変性)です。反応の位置は荷物と一緒に移動するため、特徴マップの値の並びは変わります。小さなずれを吸収する働きは、主にプーリングが担います。

  3. C

    適切

    最大値プーリングは領域内の最大値だけを出力するため、最大値の位置が領域内で少し動いても出力は変わりません。この働きで小さな位置ずれへの不変性が得られます。ずれが大きいと出力も変わります。

  4. D

    適切

    GAPはチャネルごとに特徴マップ全体の平均をとるため、反応の位置の情報は消え、反応の量だけが残ります。何が写っているかを判定する分類では、位置ずれに強くなる利点になります。

試験での狙われ方

畳み込み層の重み共有がもたらす同変性と、プーリングによる不変性の獲得は、取り違えやすい論点です。

参考

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