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【模型詳解】AutoEncoder詳解(六)——Contractive AutoEncoder

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摘要

本文提出了一種新的AE模型,能夠更有效地獲得魯棒特徵

介紹

如何提取魯棒特徵

Jacobian矩陣是多維 f ( x ) f(x) 的一階偏導,表示形式如下:
(1)

J f ( x
) F 2 =
i j
( h j ( x ) x i ) 2
||J_f(x)||^2_F=\sum_{ij}(\frac{\partial h_j(x)}{\partial x_i})^2 \tag{1}
罰項 J f ( x ) F 2 ||J_f(x)||^2_F 可以將特徵空間收縮到訓練資料更小的範圍,這使得模型獲得更好的不變性和魯棒性。

AutoEncoder變種

AutoEncoder包括兩個部分:encoder和decoder,起初AE模型的設計是為了實現資料降維,當encoder生成的code維度小於input維度時,就實現了降維的目標,此時的AE稱為欠完備自編碼器,反之,當code大於input維度時,稱為過完備自編碼器,在之前的部落格中已經介紹,不做贅述。

基礎的AutoEncoder結構

encoder過程將input對映到隱藏表徵層,可以表示為:
(2) h = f ( x ) = s f ( W x + b h ) h=f(x)=s_f(Wx+b_h) \tag{2} 其中, s f s_f 是非線性啟用函式,常規的像sigmoid函式,權重矩陣 W W 的維度為 d h d x d_h*d_x ,偏置向量 b h R d n b_h \in R^{d_n}
decoder過程使用隱層輸出重建生成 y y ,表示如下:
(3) y = g ( h ) = s g ( W h + b y ) y=g(h)=s_g(W'h+b_y) \tag{3} 其中, s g s_g 是decoder的啟用函式,可以是sigmoid函式。