迁移学习的使用注意事项

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什么是fine-tuning?

在实践中,由于数据集不够大,很少有人从头开始训练网络。常见的做法是使用预训练的网络(例如在ImageNet上训练的分类1000类的网络)来重新fine-tuning(也叫微调),或者当做特征提取器。

以下是常见的两类迁移学习场景:
  1. 卷积网络当做特征提取器。使用在ImageNet上预训练的网络,去掉最后的全连接层,剩余部分当做特征提取器(例如AlexNet在最后分类器前,是4096维的特征向量)。这样提取的特征叫做CNN codes。得到这样的特征后,可以使用线性分类器(Liner SVM、Softmax等)来分类图像。

  2. Fine-tuning卷积网络。替换掉网络的输入层(数据),使用新的数据继续训练。Fine-tune时可以选择fine-tune全部层或部分层。通常,前面的层提取的是图像的通用特征(generic features)(例如边缘检测,色彩检测),这些特征对许多任务都有用。后面的层提取的是与特定类别有关的特征,因此fine-tune时常常只需要Fine-tuning后面的层。

预训练模型

决定如何使用迁移学习的因素有很多,这是最重要的只有两个:新数据集的大小以及新数据和原数据集的相似程度。有一点一定记住:网络前几层学到的是通用特征,后面几层学到的是与类别相关的特征。这里有使用的四个场景:

  1. 新数据集比较小且和原数据集相似。因为新数据集比较小,如果fine-tune可能会过拟合;又因为新旧数据集类似,我们期望他们高层特征类似,可以使用预训练网络当做特征提取器,用提取的特征训练线性分类器。

  2. 新数据集大且和原数据集相似。因为新数据集足够大,可以fine-tune整个网络。

  3. 新数据集小且和原数据集不相似。新数据集小,最好不要fine-tune,和原数据集不类似,最好也不使用高层特征。这时可是使用前面层的特征来训练SVM分类器。

  4. 新数据集大且和原数据集不相似。因为新数据集足够大,可以重新训练。但是实践中fine-tune预训练模型还是有益的。新数据集足够大,可以fine-tine整个网络。

实践建议

预训练模型的限制。使用预训练模型,受限于其网络架构。例如,你不能随意从预训练模型取出卷积层。但是因为参数共享,可以输入任意大小图像;卷积层和池化层对输入数据大小没有要求(只要步长stride fit),其输出大小和属于大小相关;全连接层对输入大小没有要求,输出大小固定。

学习率。与重新训练相比,fine-tune要使用更小的学习率。因为训练好的网络模型权重已经平滑,我们不希望太快扭曲(distort)它们(尤其是当随机初始化线性分类器来分类预训练模型提取的特征时)。

print_r('点个赞吧')var_dump('点个赞吧')NSLog(@"点个赞吧!")
System.out.println("点个赞吧!");
console.log("点个赞吧!");
print("点个赞吧!");
printf("点个赞吧!\n");
cout << "点个赞吧!" << endl;
Console.WriteLine("点个赞吧!");
fmt.Println("点个赞吧!")
Response.Write("点个赞吧");
alert(’点个赞吧’)

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TensorFlow 是由Google Brain 团队开发的开源机器学习框架,广泛应用于深度学习研究和生产环境。 它提供了一个灵活的平台,用于构建和训练各种机器学习模型

<think>好的,我现在需要帮助用户了解在MATLAB中如何使用迁移学习,包括指南、示例和代码。首先,我应该回忆一下迁移学习的基本概念,然后结合MATLAB的具体实现方法。用户可能已经知道迁移学习的大致思路,但需要具体的操作步骤和代码示例。 根据用户提供的引用内容,特别是引用[3],里面提到了使用预训练模型如AlexNet,并调整最后几层来进行迁移学习。这应该是一个常见的做法。我需要确认在MATLAB中加载预训练模型的方法,以及如何修改网络结构。 首先,用户可能需要知道如何选择预训练模型。MATLAB支持多种模型,如AlexNet、GoogLeNet、ResNet等。需要列出这些模型,并说明如何用函数加载,比如用`alexnet`函数。然后,需要解释如何修改网络结构,通常是替换最后的全连接层和分类层,以适应新的分类任务。 接下来,数据准备也是关键。用户需要知道如何预处理数据,可能包括调整图像大小以匹配网络输入,进行数据增强等。引用[3]中的代码示例提到了`imageDatastore`,这可能用于加载图像数据。需要详细说明数据存储的设置,以及如何划分训练集和验证集。 然后,训练选项的设置也很重要,比如学习率、迭代次数、验证频率等。用户可能对`trainingOptions`函数的参数不太熟悉,需要解释关键参数的作用。此外,迁移学习通常需要冻结前面的层,只训练新增的层,或者以较低的学习率微调所有层。这可能需要设置`WeightLearnRateFactor`和`BiasLearnRateFactor`。 在示例代码部分,需要提供一个完整的流程,从加载数据到训练网络,再到评估性能。确保代码正确,并且注释清晰。同时,要提到可能的错误,比如图像尺寸不匹配,或者预训练模型未安装的情况,指导用户如何处理。 用户还可能关心如何评估模型性能,比如使用混淆矩阵或者ROC曲线。需要简要说明这些评估方法在MATLAB中的实现方式。 此外,用户的问题可能涉及更深层的需求,比如如何处理自己的数据集,或者如何调整网络结构进行更复杂的迁移学习。因此,在相关问题中,可以包括这些扩展内容,帮助用户进一步探索。 最后,确保回答结构清晰,分步骤说明,并参考提供的引用内容,特别是引用[3]中的代码示例,确保信息的准确性。需要检查是否有遗漏的步骤,比如数据预处理的具体方法,或者训练后的模型保存和部署,这些也可能是用户关心的问题。</think>### MATLAB迁移学习使用指南 #### 一、迁移学习基本流程 1. **选择预训练模型**:MATLAB内置$AlexNet$、$GoogLeNet$、$ResNet-50$等经典模型,调用方式为`alexnet()`或`resnet50()`[^3] 2. **调整网络结构**:替换最后一层全连接层和分类层,例如将1000类输出改为新任务的类别数 ```matlab numClasses = 5; % 新任务类别数 net = alexnet; layers = net.Layers; layers(end-2) = fullyConnectedLayer(numClasses); % 修改倒数第三层 layers(end) = classificationLayer; % 更新分类层 ``` 3. **冻结初始层**(可选):通过设置`WeightLearnRateFactor`和`BiasLearnRateFactor`为0固定特征提取层参数 ```matlab layers(1:end-3) = freezeWeights(layers(1:end-3)); % 自定义冻结函数 ``` #### 二、完整示例代码 ```matlab % 1. 加载预训练模型 net = alexnet; % 2. 准备数据集 imds = imageDatastore('path/to/data',... 'IncludeSubfolders',true,... 'LabelSource','foldernames'); [imdsTrain,imdsVal] = splitEachLabel(imds,0.7,'randomized'); % 3. 修改网络结构 numClasses = numel(categories(imdsTrain.Labels)); layersTransfer = net.Layers(1:end-3); layers = [ layersTransfer fullyConnectedLayer(numClasses) softmaxLayer classificationLayer]; % 4. 设置训练参数 options = trainingOptions('sgdm',... 'MaxEpochs',20,... 'ValidationData',imdsVal,... 'Plots','training-progress'); % 5. 执行迁移学习 netTransfer = trainNetwork(imdsTrain,layers,options); % 6. 评估模型 YPred = classify(netTransfer,imdsVal); accuracy = mean(YPred == imdsVal.Labels) ``` #### 三、关键注意事项 1. **数据预处理**:输入图像尺寸必须与预训练模型匹配(AlexNet要求$227\times227\times3$) 2. **学习率设置**:建议对新层使用较大学习率(如0.001),已冻结层使用较小学习率(如0.0001) 3. **特征可视化**:可通过`deepDreamImage`函数观察网络学习到的特征 ```matlab layer = 22; % 选择卷积层 channels = 1:10; I = deepDreamImage(netTransfer,layer,channels); ```
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