神经网络与傅立叶变换有关系吗?

机器学习和深度学习中的模型都是遵循数学函数的方式创建的。从数据分析到预测建模,一般情况下都会有数学原理的支撑,比如:欧几里得距离用于检测聚类中的聚类。

傅里叶变换是一种众将函数从一个域转换到另一个域的数学方法,它也可以应用于深度学习。

本文将讨论傅里叶变换,以及如何将其用于深度学习领域。

什么是傅里叶变换?

在数学中,变换技术用于将函数映射到与其原始函数空间不同的函数空间。傅里叶变换时也是一种变换技术,它可以将函数从时域空间转换到频域空间。例如以音频波为例,傅里叶变换可以根据其音符的音量和频率来表示它。

我们可以说,任何函数的傅里叶变换所执行的变换都是频率的函数。其中结果函数的大小是原始函数所包含的频率的表示。

让我们举一个信号的例子,它的时域函数如下所示:

在同一时间范围内获取另一个信号的一部分

将这两个信号的称为 A(n) 和 B(n),其中 n 是时域。因此,如果我们添加这些信号,信号的结构将如下所示:

C(n) = A(n) + B(n)

可以看到,函数的信号相加是将两个信号进行了加的操作,如果我们试图从这个相加信号 C 中提取信号 A 或 B,我们会遇到一个问题,因为 这些信号只是功率相加,和时间没有关系。也就是说相加的操作是同一时间上的功率的相加。

可以在上图中看到,频域可以很容易地突出信号之间的差异。如果希望将这些信号转换回时域,我们可以使用傅里叶逆变换。

傅立叶变数学原理

正弦序列可用于表示时域中的信号,这是傅立叶变换的基础。所以如果函数是一个连续信号,函数f可以用来表示为:

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