【G検定過去問風テスト】畳み込み層の出力サイズ計算公式と計算手順を解説
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📝 問題
サイズが $32 \times 32$ ピクセルの入力画像に対して、フィルタサイズ（カーネルサイズ） $5 \times 5$、パディング 2、ストライド 1 で畳み込み処理を行った。このとき得られる特徴マップのサイズとして、最も適切な選択肢を1つ選べ。
- A）$28 \times 28$
- B）$30 \times 30$
- C）$32 \times 32$
- D）$36 \times 36$
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- 正解: C）$32 \times 32$
💡 合格に近づく！徹底解説
- 重要度: ★★★
■ 1分で分かる！この問題の要点
- 畳み込み処理後の出力サイズは 「（元サイズ － フィルタサイズ ＋ パディングの2倍）÷ ストライド ＋ 1」 の公式で一発計算可能。
- パディング処理を行う際は、入力画像の「左右（または上下）」の両端に余白がつくため、必ず「2倍」して加算するのが最大のポイント。
■ 初学者向け解説（例え話や背景）
畳み込み処理の計算問題は、一度やり方を覚えてしまえば「確実に点数が稼げるパズル」のような問題です！
イメージとしては、大きなお持ち物（入力画像）に虫眼鏡（フィルタ）をあてて、端から少しずつスライドさせながらチェックしていく作業です。
- パディング：画像の外側に余白（フチ）を付け足して大きくすること。左右両側にフチがつくので、元のサイズに「余白の2倍」を足してあげる必要があります。
- ストライド：虫眼鏡を何マスずつ動かすかという「歩幅」です。歩幅が大きくなると、チェックする回数が減るので出力される画像は小さくなります。
公式を無理に暗記しようとせず、「余白をつけて大きくしてから、虫眼鏡を引いて、歩幅で割って、最後に自分の立っている位置の『1』を足す」とイメージで押さえるのがコツです！
■ 選択肢の解説
- A) $28 \times 28$（×）: パディング（余白）を全く考慮せずに計算してしまった場合の誤りです。$(32 - 5) / 1 + 1 = 28$ となってしまいます。
- B) $30 \times 30$（×）: パディングを「2倍」し忘れ、片側分（1倍）だけ足して計算した場合の引っ掛けです。$(32 - 5 + 2) / 1 + 1 = 30$ となってしまいます。
- C) $32 \times 32$（○）: 正解です！公式にあてはめると $\frac{32 - 5 + (2 \times 2)}{1} + 1 = \frac{31}{1} + 1 = 32$ となり、入力と同じサイズが維持されます。
- D) $36 \times 36$（×）: 最後の「＋1」の処理を間違えたり、計算ステップで加算しすぎた場合の値です。
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