AI用語集・ディープラーニングの要素技術

平均値プーリングとは

へいきんちぷーりんぐaverage pooling

別名:平均プーリング、アベレージプーリング、Average Pooling

  • シラバス 技術20
  • ◯×チェック3問
  • 練習問題3問

最終更新日:作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合)人による確認:未出典

1行定義

平均値プーリングとは、特徴マップを小さな領域に区切り、各領域に含まれる値の平均を出力して縮小する、CNNのプーリング処理のことです。

くわしく

平均値プーリング(アベレージプーリング)は、CNNで特徴マップを縮小する処理の1つです。窓の中の値をすべて足し、個数で割った平均を出力します。

計算のしかた

特徴マップを2×2などの窓に区切り、窓ごとに平均をとります。窓の値が1、3、2、6なら、出力は(1+3+2+6)÷4=3です。2×2の窓をストライド2で重ならないように動かすと、縦と横はそれぞれ半分になります。

処理はチャネルごとに行うので、チャネル数は変わりません。学習する重みはなく、窓の大きさとストライドは設計者が決めます。

最大値プーリングとの違い

最大値プーリングは、窓の中で最も強い反応だけを残します。平均値プーリングは、窓の中のすべての値を同じ重さで混ぜて、全体をならします。そのため、際立った特徴は薄まりやすい一方、窓全体の傾向が残ります。どちらも、小さな位置ずれで出力が変わりにくくなる(不変性の獲得)点は共通です。

誤差逆伝播法での扱いも違います。最大値プーリングは最大値の位置にだけ勾配を流します。平均値プーリングは、勾配を窓の要素数で割って、すべての位置に均等に配ります。

どこで使われるか

途中の層の縮小には最大値プーリングがよく使われますが、平均値プーリングを使うモデルもあります。たとえばDenseNetは、ブロックとブロックの間で2×2の平均値プーリングを使い、特徴マップを縮めます。

また、窓を特徴マップ全体に広げた平均値プーリングが、グローバルアベレージプーリング(GAP)です。GAPは各チャネルを1つの値にまとめ、分類の直前で全結合層の代わりに使われます。

覚え方

「最大値はチャンピオンだけ、平均値はみんなの平均点」と覚えます。

G検定での出題

出題のされ方

領域内の平均を出力する計算、学習するパラメータを持たない点、強い反応だけを残す最大値プーリングとの性質の違い、特徴マップ全体を平均するGAPとの区別が問われます。

混同しやすい用語

用語意味
平均値プーリングこのページの用語特徴マップを小さな領域に区切り、各領域に含まれる値の平均を出力して縮小する、CNNのプーリング処理
最大値プーリング特徴マップを小さな領域に区切り、各領域の最大値だけを取り出して縮小する、CNNのプーリング処理
グローバルアベレージプーリングCNNの特徴マップをチャネルごとに全体で平均し、1チャネルを1つの値にまとめる処理

◯×チェック

3問

次の文が正しいか、誤りかを選んでください。

  1. 窓の中の値が2、4、6、8のとき、2×2の平均値プーリングの出力は5である。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    4つの値の合計20を4で割って5になります。同じ窓に最大値プーリングを使うと、出力は8です。

  2. 誤差逆伝播法では、平均値プーリングの勾配は、窓の中で最も大きな値をとった位置にだけ伝わる。

    答えを見る

    答え × 誤り

    それは最大値プーリングの場合です。平均値プーリングでは窓の中のすべての値が同じ割合で出力に効くため、勾配は窓の要素数で割って、すべての位置に均等に配られます。

  3. 平均値プーリングの窓を特徴マップの縦横全体の大きさにすると、各チャネルが1つの値にまとまり、グローバルアベレージプーリングと同じ処理になる。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    グローバルアベレージプーリング(GAP)は、窓を特徴マップ全体に広げた平均値プーリングと見なせます。出力の長さはチャネル数で決まります。

この用語の練習問題

3問
  1. #0053プーリングの種類と働き難易度 基礎・単一選択未回答
  2. #0379プーリング層の誤差逆伝播難易度 標準・組合せ未回答
  3. #0380プーリングの選択と不変性の範囲難易度 標準・単一選択未回答

出典

作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合)人による確認:未 最終確認日: 対応シラバス:シラバス第1.4版 技術20

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