bp神经网络matlab实例

以下是一个使用BP神经网络进行手写数字识别的MATLAB实例：

1. 数据准备

首先，我们需要从MATLAB自带的手写数字数据集中获取数据。在MATLAB命令窗口中输入：

load digits.mat

该命令将加载一个名为`digits`的变量，其中包含70000个样本。每个样本都是一个`28 x 28`的像素矩阵，表示一个手写数字图像。此外，还有一个`70000 x 1`的标签向量，其中包含每个图像所表示的数字。

接下来，我们将数据集分成训练集和测试集。我们将前60000个样本用于训练，后10000个样本用于测试。我们还将把图像矩阵展开成一个`784 x 1`向量，以便于输入到神经网络中。

% 将数据集分成训练集和测试集
train_data = digits(:, 1:60000)';
train_labels = labels(1:60000);

test_data = digits(:, 60001:end)';
test_labels = labels(60001:end);

% 将图像矩阵展开成向量
train_data = reshape(train_data, size(train_data, 1), []);
test_data = reshape(test_data, size(test_data, 1), []);

2. 建立神经网络模型

接下来，我们将建立一个包含1个隐藏层的BP神经网络。我们使用MATLAB自带的`patternnet`函数来创建一个模型。我们的模型将包含784个输入节点（对应于图像向量的长度），100个隐藏节点和10个输出节点（对应于10个数字类别）。我们将使用交叉熵作为损失函数，并使用反向传播算法进行训练。

% 建立神经网络模型
net = patternnet(100);

% 设置交叉熵作为损失函数
net.performFcn = 'crossentropy';

% 将数据集分成训练集和验证集
net.divideFcn = 'dividerand';
net.divideParam.trainRatio = 0.8;
net.divideParam.valRatio = 0.2;
net.divideParam.testRatio = 0;

% 设置训练参数
net.trainFcn = 'trainbfg';
net.trainParam.max_fail = 10;
net.trainParam.epochs = 1000;

% 训练神经网络模型
[net, tr] = train(net, train_data', dummyvar(train_labels)');

在上面的代码中，我们使用`dummyvar`函数将标签向量转换为独热编码。例如，将数字1表示为`[1 0 0 0 0 0 0 0 0 0]`，将数字2表示为`[0 1 0 0 0 0 0 0 0 0]`，以此类推。

3. 模型评估

我们可以使用训练好的模型对测试集进行预测，并计算准确率。

% 对测试集进行预测
test_y = net(test_data')';

% 将输出向量转换为标签向量
[~, test_pred] = max(test_y, [], 2);
test_pred = test_pred - 1;

% 计算准确率
accuracy = sum(test_pred == test_labels) / length(test_labels);
fprintf('Accuracy = %0.2f%%\n', accuracy * 100);

在上面的代码中，我们将输出向量中最大值所在的索引作为预测结果，并将其减去1以得到标签值。最后，我们计算预测准确的样本数占总样本数的比例，并输出准确率。