CLIP小样本代码实现复盘

记录一下自己系统完整的实现了一个pytorch项目,(使用了clip模型)

首先,学习pytorch工程规范,如一个项目中应包含data文件夹、modal文件夹、checkpoints文件夹、uitils文件夹、congfig、main、requiment、readme。具体参考链接:http://t.csdnimg.cn/Ts2dT

在数据阶段,学习了如何利用torch.utils.data.Dataloader读取自己的文件夹。在数据集类中应包含--init__,__getitem__,__len__。其中init存放数据集的地址和标签,getitem读取图片信息,len是数据集的长度。按照这种格式创建则可以使用dataloader进行读取。详情参考上面链接。

在具体使用阶段,发现常规代码是在getitem中读取图片并转换为tensor,及得到一个数组在转换为tensor。而clip模型的输入要求pil格式,所以如果在getitem中读取图片会报错,因此我选择将图片的地址信息作为数据送入dataloader,之后在送入clip模型。

网络部分,由于是使用了clip的编码层和自己创建的映射层,定义了两个model,为了实现冻结clip编码层,在Adam函数中只更新映射层参数。实现了clip编码层冻结。

在训练阶段:

clip模型输出的特征是float16,而映射层参数是float32,因此要转换统一。.to(torch,float32)

文本特征使用映射层提取要放在for循环里,及每次loss反向传播更新网络后都要重新提取,不然loss会报错,说变量被修改。

<think>嗯,用户想了解如何运行CLIP相关的Few-Shot Class-Incremental Learning项目。首先,我需要回忆一下CLIP模型的基本知识。CLIP是由OpenAI提出的,结合图像和文本的多模态模型,能够在零样本情况下进行分类。而Few-Shot Class-Incremental Learning(FSCIL)则是在增量学习的基础上,每个新任务只有少量样本。这结合起来的话,项目的关键点应该是在CLIP的基础上进行微调,同时防止灾难性遗忘。 接下来,用户的问题具体是“how to run”,所以需要给出具体的步骤。首先,应该考虑环境配置,比如安装必要的库,比如PyTorchCLIP的官方库,可能还有额外的依赖如numpy、tqdm等。然后是数据准备,FSCIL通常需要分阶段的数据集,比如CIFAR-100或者MiniImageNet,用户需要按照增量学习的任务划分数据。 然后是代码结构,可能需要加载预训练的CLIP模型,替换或者调整分类头,因为CLIP原本是设计用于多模态的,而增量学习可能需要不同的分类策略。比如,使用提示学习(Prompt Learning)或者适配器(Adapter)来微调部分参数,保持大部分参数冻结以避免过拟合。 训练过程方面,可能需要分阶段训练,每个阶段加入新的类别,并只提供少量样本。这时候需要处理数据加载器,确保每个阶段的数据正确加载。同时,正则化方法比如EWC(弹性权重巩固)或者回放缓冲区(replay buffer)可能被用来防止遗忘。另外,损失函数可能需要调整,比如结合分类损失和蒸馏损失。 在评估阶段,需要测试模型在所有已学习类别上的表现,而不仅仅是当前阶段,这需要设计合适的评估流程。可视化部分可能需要特征提取和降维技术如t-SNE来展示特征分布。 可能还需要参考现有的实现,比如MDFL这样的方法,看看他们是如何结合CLIP进行特征学习的。用户提到的引用[^1]是MDFL,所以需要确保在回答中提到这一点,并正确引用。 然后,用户可能遇到的问题包括环境配置错误、数据划分不正确、过拟合少量样本、灾难性遗忘等。因此,在注意事项部分需要强调数据预处理、正则化方法、小样本训练技巧如数据增强,以及评估协议的重要性。 最后,生成的相关问题需要围绕CLIP在FSCIL中的具体技术细节、优化方法、与其他模型的比较,以及实际应用中的挑战。要确保问题有针对性,能够引导用户进一步探索。</think>### CLIP小样本类增量学习项目运行指南 运行CLIP相关的小样本类增量学习项目需要以下关键步骤: --- #### 一、环境配置 1. 安装基础依赖库: ```bash pip install torch torchvision ftfy regex pip install git+https://github.com/openai/CLIP.git ``` 2. 添加增量学习专用库(以MDFL框架为例): ```bash pip install mdfl_lib # 需替换为实际项目依赖 ``` --- #### 二、数据准备 1. 数据集划分需满足: - 基础训练阶段:包含$N_{base}$个类别(如CIFAR-100的60个类) - 增量阶段:分$T$次添加新类,每次$n_{shot}$样本(通常$n_{shot}=5$) 2. 数据预处理需对齐CLIP输入要求: ```python from torchvision.transforms import Compose, Resize, CenterCrop, ToTensor transform = Compose([ Resize((224,224)), CenterCrop(224), ToTensor() ]) ``` --- #### 三、模型构建 1. 加载CLIP预训练模型: ```python import clip model, preprocess = clip.load("ViT-B/32", device=device) ``` 2. 添加增量学习模块(示例结构): ```python class IncrementalCLIP(nn.Module): def __init__(self, clip_model): super().__init__() self.visual_encoder = clip_model.visual self.text_encoder = clip_model.transformer self.adapter = nn.Linear(512, 512) # 特征适配层 ``` --- #### 四、训练流程 1. 基础阶段训练: - 冻结CLIP骨干网络参数 - 仅训练适配器和分类头 - 使用对比损失函数: $$ \mathcal{L}_{cont} = -\log \frac{e^{sim(f_i,t_i)/\tau}}{\sum_{j=1}^N e^{sim(f_i,t_j)/\tau}} $$ 2. 增量阶段训练: - 启用回放缓冲区存储旧类样本 - 结合知识蒸馏损失: $$ \mathcal{L}_{KD} = \sum_{x\in\mathcal{D}_{old}} \| p_{\theta}(x) - p_{\theta^-}(x) \|^2 $$ --- #### 五、评估协议 1. 按阶段评估top-1准确率: ```python def evaluate(model, test_loader, phases): accuracies = [] for phase in phases: acc = test_phase(model, test_loader[phase]) accuracies.append(acc) return np.mean(accuracies) ``` 2. 特征可视化: ```python from sklearn.manifold import TSNE tsne = TSNE(n_components=2) vis_features = tsne.fit_transform(features) ``` --- #### 六、注意事项 1. 数据预处理需与CLIP原始训练设置对齐 2. 使用正则化方法(如EWC)防止灾难性遗忘 3. 小样本训练需配合数据增强策略: - 随机裁剪 - 颜色抖动 - CutMix增强 ---
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