过拟合解决方法总结(不断更新)

    解决过拟合的方法很多,有些方法每次用到的时候都需要百度,因此发个文,将以后用到的缓解过拟合方法总结在这里。(不断更新)
    关于dropout、增加数据、正则化、early stopping这些常用缓解过拟合的方法外,还有一些方法也能起到不错的效果,列举如下

1.交叉验证
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将原始数据分成K组(一般是均分),将每个子集数据分别做一次验证集,其余的K-1组子集数据作为训练集,这样会得到K个模型,用这K个模型最终的验证集的分类准确率的平均数作为此K-CV下分类器的性能指标。K一般大于等于2,实际操作时一般从3开始取,只有在原始数据集合数据量小的时候才会尝试取2。

应用最多,K-CV可以有效的避免过拟合与欠拟合的发生,最后得到的结果也比较具有说服性。

2.随机擦除(Random Erasing Augmentation)
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Random Erasing Augmentation(REA)是一种随机擦除的数据增广方法。简单而言就是在图像中随机选择一个区域,打上噪声mask。这个mask可以是黑块、灰块也可以是随机正太噪声。直接看图就能明白,具体细节可以看论文。所有参数都是直接利用原论文的参数。随机擦除是一种数据增广的方式,可以降低模型过拟合的程度,因此可以提升模型的性能。

3.标签平滑(Label smoothing)
标签平滑(LS)是论文[3]提出的一种方法,应用于分类任务。传统的分类任务用的是交叉熵损失,而监督label用的是one-hot向量。因为交叉熵是相对熵在one-hot向量前提下的一种特例。但是one-hot是一种很强的监督约束。为了缓和label对于网络的约束,LS对标签做了一个平滑:
在这里插入图片描述

举个例子,加入原始的label是[0,0,1,0,0,0],平滑参数设置为0.1,则平滑之后的label就会变成[0.02,0.02,0.9,0.02,0.02,0.02],计算损失时由交叉熵换回原始的相对熵。经过标签平滑之后,网络的过拟合程度也会被抑制一点。

### 解决YOLOv8模型在验证集上的过拟合问题 #### 过拟合现象分析 当模型在训练集上表现良好但在验证集上效果较差时,通常表明存在过拟合问题。对于YOLOv8这样的目标检测模型,可能的原因包括数据分布不均、正则化不足以及损失函数设置不合理等问题[^1]。 #### 调整损失函数策略 YOLOv8的损失函数由多个组成部分构成,主要包括定位损失(Box Loss)、置信度损失(Objectness Loss)和分类损失(Classification Loss)。以下是针对这些部分的具体调整建议: 1. **平衡权重分配** - 默认情况下,YOLOv8会对不同类型的损失赋予不同的权重。如果发现某一类损失占主导地位,则可以通过修改配置文件中的`box`, `cls`, 和`obj`参数来重新分配权重[^3]。 ```yaml box: 0.05 # Box loss gain (default is higher, e.g., 0.07) cls: 0.3 # Classification loss gain obj: 1.0 # Objectness loss gain ``` 2. **引入额外正则项** - 可以尝试增加L2正则化或其他形式的约束条件,防止网络过度学习噪声数据。这一步可通过优化器超参调节实现,例如降低学习率衰减因子或启用更强大的正则方法。 3. **动态调整锚框先验** - 锚框的设计直接影响到边界框回归的效果。如果当前使用的预设不适合特定场景下的物体尺寸范围,可能会加剧过拟合倾向。因此可以运行k-means聚类工具生成自定义anchor boxes并替换默认设定[^2]。 4. **增强数据扩增技术** - 数据扩充是缓解过拟合的有效手段之一。除了常规操作外,还可以考虑加入mixup/cutout等高级技巧进一步提升泛化能力。 #### 实现代码片段示例 以下提供了一段用于微调上述提到的部分关键参数的例子: ```python from ultralytics import YOLO model = YOLO('yolov8n.pt') # Load pretrained model # Modify hyperparameters to address overfitting issues overrides = { 'epochs': 100, 'batch': 16, 'lr0': 0.01, # Initial learning rate 'lrf': 0.01, # Final learning rate factor 'weight_decay': 0.001, # L2 regularization strength 'box': 0.05, # Adjusted box loss weight 'cls': 0.3, # Adjusted classification loss weight 'obj': 1.0 # Adjusted objectness loss weight } results = model.train(data='custom_dataset.yaml', imgsz=640, epochs=100, batch=16, name='tuned_model', exist_ok=True, **overrides) print(results) ``` #### 总结 通过合理调整损失函数各分量的比例关系、加强正则化措施以及改善输入样本质量等方式能够有效抑制YOLOv8模型可能出现的过拟合状况。最终需结合实际项目需求不断试验找到最佳组合方案[^1].
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