Schreiben Sie Convolutional Neural Networks mit TikZ

Question

Ich möchte mit TikZ ein CNN wie das im Bild zeichnen. Irgendeine Idee?

Answer 1

Dies soll Ihnen einen Anfang geben (und ist kein Versuch, den gesamten Screenshot vollständig zu reproduzieren). Diese Antwort enthält einen Stil, 3d matrixmit dem Sie diese Blöcke recht bequem erstellen können. Sie müssen nur die Einträge ausfüllen. Bitte stellen Sie sicher, dass Sie jeder Matrix einen anderen Namen geben, da sonst eine Matrix die Blockgröße von einer anderen Matrix erben kann. (Sie müssen den Code auch zweimal ausführen.) Ich zeige auch, wie man Pfeile zwischen Matrizen und bestimmten Elementen zeichnen kann.

\documentclass[tikz,border=3mm]{standalone}
\usepackage{eqparbox}
\usetikzlibrary{matrix,positioning,arrows.meta,bending}
\newbox\matrixcellbox
\tikzset{math center align per column/.style={nodes={execute at begin
 node={\setbox\matrixcellbox=\hbox\bgroup$},
 execute at end
 node={$\egroup\eqmakebox[\tikzmatrixname\the\pgfmatrixcurrentcolumn][c]{\copy\matrixcellbox}}}},
 math center align per matrix/.style={nodes={execute at begin
 node={\setbox\matrixcellbox=\hbox\bgroup$},
 execute at end
 node={$\egroup\eqmakebox[\tikzmatrixname][c]{\copy\matrixcellbox}}}},
 3d matrix/.style={matrix of nodes,nodes in empty cells,math center align per
 matrix,nodes={draw,anchor=center,outer sep=0pt,inner sep=1pt,
 text height={height("\raisebox{0.2ex}{A}")},text depth={depth("g")}},
 column sep=-\pgflinewidth,row sep=-\pgflinewidth,execute at end matrix={
 \foreach \XX in {1,...,\the\pgfmatrixcurrentcolumn}
 {\draw (\tikzmatrixname-1-\XX.north east) -- ++ (#1,#1);}
 \ifnum\the\pgfmatrixcurrentrow>1
 \foreach \XX in {1,...,\the\numexpr\the\pgfmatrixcurrentrow-1}
 {\draw (\tikzmatrixname-\XX-\the\pgfmatrixcurrentcolumn.south east) -- ++ (#1,#1);}
 \fi
 \draw (\tikzmatrixname-1-1.north west) -- ++ (#1,#1) -- 
  ([xshift=1ex,yshift=1ex]\tikzmatrixname-1-\the\pgfmatrixcurrentcolumn.north east) --
  ([xshift=1ex,yshift=1ex]\tikzmatrixname-\the\pgfmatrixcurrentrow-\the\pgfmatrixcurrentcolumn.south east)  --
  (\tikzmatrixname-\the\pgfmatrixcurrentrow-\the\pgfmatrixcurrentcolumn.south east); 
 }},3d matrix/.default=1ex,
 Rightarrow/.style={double,double
     distance=#1,>={Implies[bend]},shorten <=0.4ex},Rightarrow/.default=1ex}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[node distance=4em]
 \node[3d matrix] (mat1){ 
    0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & -1 & -1 & 0 & 0 \\
 };
 \node[3d matrix,above=of mat1] (mat2){ 
    0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0 & -1 & -1 & 0 & 0\\
    0 & 0 & -1 & -1 & 0 & 0 & 1 & 1 & 0 & 0\\
 };
 \node[3d matrix,above=of mat2] (mat3){ 
    0 & 1 & 0 & -1 & 0 \\
    0 & -1 & 0 & 1 & 0 \\
 };
 \node[3d matrix,above=of mat3] (mat4){ 0 & -4 & 0 \\};
 \node[3d matrix,above=of mat4] (mat5){ 4 & -4 \\};
 \node[3d matrix,above=of mat5] (mat6){ 0.99 & 0.01 \\};
 \draw[-{Latex[bend]}] (mat1.east) to[out=0,in=0] 
  coordinate[near end](aux1) ([xshift=1ex]mat2-1-10.east);
 \path (aux1) node[right,above right,3d matrix]{-1 & 0 & 1\\}; 
 \draw[-{Latex[bend]}] (mat1.east) to[out=0,in=0] ([xshift=1ex]mat2-2-10.east);
 \draw[Rightarrow,->] (mat1) -- coordinate[midway,right=2em] (aux2) (mat2);
 \path (aux2) node[right,3d matrix] (mat1a){1 & 0 & -1 \\};
 \draw[Rightarrow,->] (mat2) -- (mat3);
 \draw[Rightarrow,->] (mat3) -- (mat4)
    coordinate[midway,right=1em] (aux3);
 \path (aux3) node[right,3d matrix] (mat3a){-1 & 0 & 1 \\
        1 & 0 & -1\\};
 \foreach \X in {1,2,3} {\foreach \Y in {1,2}
  {\draw[-latex] (mat4-1-\X) -- (mat5-1-\Y);}}
 \draw[Rightarrow,->] (mat5) -- (mat6);
\end{tikzpicture}
\end{document}

Es gibtirgendein Problembeim Versuch, eine Matrix innerhalb einer Pfadkonstruktion hinzuzufügen. Also habe ich Koordinaten entlang des Pfads hinzugefügt und diese verwendet, um die Matrix zu platzieren.