ZCA whitening for image classification ZCA白色化

This demo shows how to do ZCA whitening transformation for image classification. このデモでは、深層学習による分類の前処理としてZCA白色化を行います。

[English]
This demo shows how to implement ZCA whitening to input to convolutional neural network (CNN).
Please refer to the supplemental document for its explanation.
The input layer for CNN can normalize the images automatically
by specifying, for example, 'zscore'.
However, the ZCA whitening has not been implemented as of 2020a. The ZCA function is defined at the end of this script as a helper function.
[Japanese]
このデモでは深層学習による分類の前処理としてZCA白色化を行います。
ZCA白色化については、referenceや参考資料をご参照ください。
画像入力層の定義の際に、'zscore'などと指定すれば、前処理を自動的に行えます。
しかし、平均や標準偏差などを用いた、「ピクセルごとの」前処理は行えますが、
「ピクセル間の」情報を加味したZCAは2020aでは、' '内の名前の指定では行えないと認識しています。
ZCA白色化が非常に効果的な場合もありますが[4]、
データやネットワークなど多くの条件によっては、あまり精度向上に貢献しない場合もあります。

[Reference]
[1] Matlab Answers: how PCA can be applied to an image to reduce its dimensionality with example?
https://jp.mathworks.com/matlabcentral/answers/167938-how-pca-can-be-applied-to-an-image-to-reduce-its-dimensionality-with-example
[2] CIFAR-10のPCA白色化/ZCA白色化（放置演算子さま）
http://kikei.github.io/ai/2018/03/28/cifar10-whitening.html
[3] 岡谷貴之、深層学習 (機械学習プロフェッショナルシリーズ)、講談社、2015年
[4] 山下隆義、イラストで学ぶ　ディープラーニング　改訂第2版、ＫＳ情報科学専門書、2018年