样本加权损失

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早前数据集比较少,使用了一些图像的权重增强策略

现在图像多了,  这些策略不需要了:

记录如下:


   sampler_weights =[]
   for indexx in range(len(train_dataset)):
       for aa,bb in dic_w.items():
            aaaa=str(train_dataset[indexx][1])
        #    print(aaaa)
            if aaaa in aa:
                ccc =float(bb)
                sampler_weights.append(ccc)
             #   print(sampler_weights)

    print(sampler_weights)
    train_nums = 2500
   train_sampler = torch.utils.data.WeightedRandomSampler(weights=sampler_weights, num_samples=train_nums, replacement=True)
    train_loader = torch.utils.data.DataLoader(
        train_dataset, batch_size=args.batch_size, shuffle=False,
        num_workers=args.workers, pin_memory=True, sampler=train_sampler)

因为使用了weightedrangomsampler 所以shuffle 要设置为false

 

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PyTorch 是一个开源的 Python 机器学习库,基于 Torch 库,底层由 C++ 实现,应用于人工智能领域,如计算机视觉和自然语言处理

### 动态加权损失函数的概念及其在机器学习深度学习中的应用 #### 什么是动态加权损失函数? 动态加权损失函数是一种用于优化模型训练的技术,在处理不平衡数据集或多目标优化问题时尤为有效。它通过调整不同样本或任务之间的权重来平衡它们对总损失的影响,从而提高模型的整体性能[^1]。 #### 动态加权损失的核心思想 核心思想在于根据某些条件(如类别分布、预测难度或其他自定义指标),实时调整每一批次或每次迭代中各个样本的权重。这种机制可以缓解因数据不均衡而导致的模型偏向某一类别的问题,并使模型更加关注难以分类的样本[^2]。 #### 实现方法概述 以下是几种常见的动态加权损失函数实现方式: 1. **基于类别频率的动态加权** 这种方法通过对稀有类赋予更高的权重,补偿其数量上的不足。假设 `w_i` 表示第 i 类的权重,则可以通过以下公式计算: \[ w_i = \frac{N}{n_i} \] 其中 \( N \) 是总的样本数,\( n_i \) 是第 i 类的样本数。这种方法简单易行,但在极端情况下可能导致过拟合于少数几种类别。 2. **基于梯度变化的动态加权** 此策略利用当前参数更新过程中各部分损失的变化率作为依据,分配不同的权重给各类损失项。具体而言,对于多任务学习场景下的多个子任务,可以根据每个任务对应的梯度范数值设置相应的权重系数。例如: ```python import torch def dynamic_weighted_loss(losses, grads): weights = [] for grad in grads: weight = torch.norm(grad.detach(), p=2).item() weights.append(weight) total_weight = sum(weights) normalized_weights = [weight / total_weight for weight in weights] final_loss = sum([l * w for l, w in zip(losses, normalized_weights)]) return final_loss ``` 3. **自适应注意力机制** 自适应注意力机制允许网络自动学习如何为不同样例分配最优权重。通常会引入额外的一层神经元结构专门负责生成这些权重向量。比如,在图像分割领域常用的一种做法是设计一个小型辅助分支网络,该网络接收全局特征图输入并输出像素级的重要性评分矩阵。 4. **强化学习驱动的方法** 使用强化学习框架指导整个训练流程中的权重调节过程也是一种前沿探索方向。此方案将寻找最佳权重配置视为序列决策问题求解的一部分,借助奖励信号反馈逐步逼近理想状态。 #### 示例代码展示 下面给出一段简单的 PyTorch 实现片段演示如何构建带动态加权逻辑的基础交叉熵损失模块: ```python import torch.nn as nn import torch class DynamicWeightedCELoss(nn.Module): def __init__(self, num_classes): super(DynamicWeightedCELoss, self).__init__() self.num_classes = num_classes def forward(self, logits, targets): one_hot_labels = nn.functional.one_hot(targets, num_classes=self.num_classes).float() class_counts = torch.sum(one_hot_labels, dim=0) + 1e-8 inverse_freqs = 1.0 / class_counts norm_factors = inverse_freqs / torch.max(inverse_freqs) sample_weights = (one_hot_labels * norm_factors.unsqueeze(0)).sum(dim=-1) ce_loss_fn = nn.CrossEntropyLoss(reduction='none') base_losses = ce_loss_fn(logits, targets) weighted_loss = (base_losses * sample_weights).mean() return weighted_loss ```
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