Matlab程式設計之——卷積神經網路CNN程式碼解析
deepLearnToolbox-master是一個深度學習matlab包，裡面含有很多機器學習演算法，如卷積神經網路CNN，深度信念網路DBN，自動編碼AutoE ncoder（堆疊SAE，卷積CAE）的作者是 RasmusBerg Palm
今天給介紹deepLearnToolbox-master中的CNN部分。
- DeepLearnToolbox-master中CNN內的函式：
該模型使用了mnist的數字mnist_uint8.mat作為訓練樣本，作為cnn的一個使用樣例，每個樣本特徵為一個28*28=的向量。
- 網路結構為：
-讓我們來分析各個函式： 一、Test_example_CNN
三、cnntrain.m.
四、cnnff.m.
五、cnnbp.m.
五、cnnapplygrads.m.
六、cnntest.m.
一、Test_example_CNN:
1設定CNN的基本引數規格，如卷積、降取樣層的數量，卷積核的大小、降取樣的降幅
2 cnnsetup函式 初始化卷積核、偏置等
3 cnntrain函式 訓練cnn，把訓練資料分成batch，然後呼叫
3.1 cnnff 完成訓練的前向過程，
3.2 cnnbp計算並傳遞神經網路的error，並計算梯度（權重的修改量）
3.3 cnnapplygrads 把計算出來的梯度加到原始模型上去
4 cnntest函式，測試當前模型的準確率
該模型採用的資料為mnist_uint8.mat，
含有70000個手寫數字樣本其中60000作為訓練樣本，10000作為測試樣本。
把資料轉成相應的格式，並歸一化。
- 設定網路結構及訓練引數
- 初始化網路，對資料進行批訓練，驗證模型準確率
- 繪製均方誤差曲線
二、Cnnsetup.m
該函式你用於初始化CNN的引數。
設定各層的mapsize大小，
初始化卷積層的卷積核、bias
尾部單層感知機的引數設定
bias統一設定為0
權重設定為：-1~1之間的隨機數/sqrt（6/（輸入神經元數量+輸出神經元數量））
對於卷積核權重，輸入輸出為fan_in, fan_out
fan_out= net.layers{l}.outputmaps * net.layers{l}.kernelsize ^ 2;
%卷積核初始化，1層卷積為1 6個卷積核，2層卷積一共6 12=72個卷積核。對於每個卷積輸出featuremap，
%fan_in= 表示該層的一個輸出map，所對應的所有卷積核，包含的神經元的總數。1 25,6 25
fan_in =numInputmaps * net.layers{l}.kernelsize ^ 2;
fin=1 25 or 6 25
fout=1 6 25 or 6 12 25
net.layers{l}.k{i}{j} =(rand(net.layers{l}.kernelsize) - 0.5) * 2 * sqrt(6 / (fan_in + fan_out));
1、卷積降取樣的引數初始化
2、尾部單層感知機的引數（權重和偏量）設定：
三、cnntrain.m
該函式用於訓練CNN。
生成隨機序列，每次選取一個batch（50）個樣本進行訓練。
批訓練：計算50個隨機樣本的梯度，求和之後一次性更新到模型權重中。
在批訓練過程中呼叫：
Cnnff.m 完成前向過程
Cnnbp.m 完成誤差傳導和梯度計算過程
Cnnapplygrads.m把計算出來的梯度加到原始模型上去
四、cnnff.m
1、取得CNN的輸入
2、兩次卷積核降取樣層處理
3、尾部單層感知機的資料處理，需要把subFeatureMap2連線成為一個(4*4) 12=192的向量，但是由於採用了50樣本批訓練的方法，subFeatureMap2被拼合成為一個192 50的特徵向量fv；
Fv作為單層感知機的輸入，全連線的方式得到輸出層
五、cnnbp.m
該函式實現2部分功能，計算並傳遞誤差，計算梯度
1、計算誤差和LossFunction
2、計算尾部單層感知機的誤差
3、把單層感知機的輸入層featureVector的誤差矩陣，恢復為subFeatureMap2的4*4二維矩陣形式
插播一張圖片：
4、誤差在特徵提取網路【卷積降取樣層】的傳播
如果本層是卷積層，它的誤差是從後一層（降取樣層）傳過來，誤差傳播實際上是用降取樣的反向過程，也就是降取樣層的誤差複製為2*2=4份。卷積層的輸入是經過sigmoid處理的，所以，從降取樣層擴充來的誤差要經過sigmoid求導處理。
如果本層是降取樣層，他的誤差是從後一層（卷積層）傳過來，誤差傳播實際是用卷積的反向過程，也就是卷積層的誤差，反捲積（卷積核轉180度）卷積層的誤差，原理參看插圖。
5、計算特徵抽取層和尾部單層感知機的梯度
