实验四 手写数字识别的神经网络算法设计与实现

实验四 手写数字识别的神经网络算法设计与实现
一、实验目的
通过学习BP神经网络技术,对手写数字进行识别,基于结构的识别法及模板匹配法来提高识别率。
二、实验器材
PC机 matlab软件
三、实验内容
按照BP神经网络设计方法选用两层BP网络,构造训练样本集,并构成训练所需的输入矢量和目标向量,通过画图工具,获得数字原始图像,截取图像像素为0的最大矩形区域,经过集合变换,变成1616的二值图像,再进行反色处理,其图像数据特征提取为神经网络的输入向量。通过实验证实,BP神经网络应用于手写数字识别具有较高的识别率和可靠性。
四、实验原理
BP算法由数据流的前向计算(正向传播)和误差信号的反向传播两个过程构成. 正向传播时,传播方向为输入层→隐层→输出层,每层神经元的状态只影响下一层神经元. 若在输出层得不到期望的输出,则转向误差信号的反向传播流程. 通过这两个过程的交替进行,在权向量空间执行误差函数梯度下降策略,动态迭代搜索一组权向量,使网络误差函数达到最小值,从而完成信息提取和记忆过程.五、实验步骤 1、首先对手写数字图像进行预处理,包括二值化、去噪、倾斜校正、归一化和特征提取,生成BP神经网络的输入向量m和目标向量target. 其中m选取40×10的矩阵,第1列到第10列代表0~9的数字.target为9×10的单位矩阵,每个数字在其所排顺序位置输出1,其他位置输出0. 2、然后神经网络的训练过程是识别字符的基础,直接关系到识别率的高低。输送训练样本至BP神经网络训练, 在梯度方向上反复调整权值使网络平方和误差最小。学习方法采用最速下降方法,输入结点数为16
16=256,隐层传输函数为sigmoid函数(logsig),一个输出结点,输出传输函数为pureline(purelin),隐层结点数为sqrt(256+1)+a(a=1~10),取为25。训练完毕, 把

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