UFLDL教程答案:Exercise:Self-Taught Learning

Posted 2022-12-13 slim1017

教程地址：http://deeplearning.stanford.edu/wiki/index.php/%E8%87%AA%E6%88%91%E5%AD%A6%E4%B9%A0

练习地址：http://deeplearning.stanford.edu/wiki/index.php/Exercise:Self-Taught_Learning

 

1.习惯性废话几句

1.这个练习要把之前的稀疏自编码器与softmax组合来进行手写数字的分类：

   先训练稀疏自编码器提取特征，再把特征和label给softmax分类器进行训练，最后用test数据集进行测试。

2.unlabeledData(784*29404)用于训练自编码器，非监督；trainData(784*15298)用于训练softmax，监督；testData(784*15298)用于测试。

3.由于实际应用中找到大量有标注的样本是非常困难的，所有采用先用大量无标注样本来进行无监督训练自编码器，再用自编码器来提取特征，配合有标注样本来进行有监督训练softmax分类器。

4.数据预处理方面：例如，如果对未标注数据集进行PCA预处理，就必须将得到的矩阵 保存起来，并且应用到有标注训练集和测试集上；而不能使用有标注训练集重新估计出一个不同的矩阵 （也不能重新计算均值并做均值标准化），否则的话可能得到一个完全不一致的数据预处理操作，导致进入自编码器的数据分布迥异于训练自编码器时的数据分布。

5.自学习(self-taught learning) 不要求未标注数据 和已标注数据 来自同样的分布。另外一种带限制性的方式也被称为半监督学习，它要求和 服从同样的分布。

2.进入正题

Step 2: Train the sparse autoencoder

opttheta = theta; 
%  Use minFunc to minimize the function
addpath minFunc/
options.Method = 'lbfgs'; % Here, we use L-BFGS to optimize our cost
                          % function. Generally, for minFunc to work, you
                          % need a function pointer with two outputs: the
                          % function value and the gradient. In our problem,
                          % sparseAutoencoderCost.m satisfies this.
options.maxIter = 400;	  % Maximum number of iterations of L-BFGS to run 
options.display = 'on';


[opttheta, cost] = minFunc( @(p) sparseAutoencoderCost(p, ...
                                   inputSize, hiddenSize, ...
                                   lambda, sparsityParam, ...
                                   beta, unlabeledData), ...
                              theta, options);

效果图：

 

Step 3: Extracting features（feedForwardAutoencoder.m）

根据前面无监督训练计算出的稀疏自编码器的参数，前向传播提取trainData和testData的特征：trainFeatures和testFeatures（均为200*15298）

m=size(data,2); %15298
B1=repmat(b1,1,m);
z=W1*data+B1;
activation=sigmoid(z);%(200*15298)

Step 4: Training and testing the logistic regression model

把之前softmax相关的m文件拷贝过来

lambda = 1e-4;
options.maxIter = 100;
softmaxModel = softmaxTrain(hiddenSize, numLabels, lambda, ...
                            trainFeatures, trainLabels, options);

Step 5: Classifying on the test set

[pred] = softmaxPredict(softmaxModel, testFeatures);

最后结果：

Test Accuracy: 98.306968%