В предыдущих статьях, использовался только один из видов слоев нейронной сети – полносвязанные (dense, fully-connected), когда каждый нейрон исходного слоя имеет связь со всеми нейронами из предыдущих слоев.
Чтобы обработать, например, черно-белое изображение размером 24x24, мы должны были бы превратить матричное представление изображения в вектор, который содержит 24x24 элементов. Как можно вдуматься, с таким преобразованием мы теряем важный атрибут – взаимное расположение пикселей в вертикальном и горизонтальном направлении осей, а также, наверное, в большинстве случаев пиксел, находящийся в верхнем левом углу изображения вряд ли имеет какое-то логически объяснимое влияние друг на друга в большинстве случаев.
Для исключения этих недостатков – для обработки изображений используют сверточные слои (convolutional layer, CNN).
Основным назначением CNN является выделение из исходного изображения малых частей, содержащих опорные (характерные) признаки, такие как ребра, контуры, дуги или грани. На следующих уровнях обработки из этих ребер можно распознать более сложные повторяемые фрагменты текстур (окружности, квадратные фигуры и др.), которые дальше могут сложиться в еще более сложные текстуры (часть лица, колесо машины и др.).
Например, рассмотрим классическую задачу – распознавание изображения цифр. Каждая цифра имеет свой набор характерных для них фигур (окружности, линии). В тоже самое время каждую окружность или линию можно составить из более мелких ребер (рисунок 1)
