label smoothing pytorch版本

标签平滑的想法首先被提出用于训练 Inception-v2 [26]。它将真实概率的构造改成：

其中ε是一个小常数，K 是标签总数量。

图 4：ImageNet 上标签平滑效果的可视化。顶部：当增加ε时，目标类别与其它类别之间的理论差距减小。下图：最大预测与其它类别平均值之间差距的经验分布。很明显，通过标签平滑，分布中心处于理论值并具有较少的极端值。

# -*- coding: utf-8 -*-
 
"""
qi=1-smoothing(if i=y)
qi=smoothing / (self.size - 1) (otherwise)#所以默认可以fill这个数，只在i=y的地方执行1-smoothing
另外KLDivLoss和crossentroy的不同是前者有一个常数
predict = torch.FloatTensor([[0, 0.2, 0.7, 0.1, 0],
    
                                 [0, 0.9, 0.2, 0.1, 0], 
    
                                 [1, 0.2, 0.7, 0.1, 0]])
对应的label为
tensor([[ 0.0250,  0.0250,  0.9000,  0.0250,  0.0250],
        [ 0.9000,  0.0250,  0.0250,  0.0250,  0.0250],
        [ 0.0250,  0.0250,  0.0250,  0.9000,  0.0250]])
区别于one-hot的
tensor([[ 0.,  0.,  1.,  0.,  0.],
        [ 1.,  0.,  0.,  0.,  0.],
        [ 0.,  1.,  0.,  0.,  0.]])
"""
import torch
import torch.nn as nn
from torch.autograd import Variable
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
 
 
class LabelSmoothing(nn.Module):
    "Implement label smoothing.  size表示类别总数  "
 
    def __init__(self, size, smoothing=0.0):
 
        super(LabelSmoothing, self).__init__()
 
        self.criterion = nn.KLDivLoss(size_average=False)
 
        #self.padding_idx = padding_idx
 
        self.confidence = 1.0 - smoothing#if i=y的公式
 
        self.smoothing = smoothing
 
        self.size = size
 
        self.true_dist = None
 
 
 
    def forward(self, x, target):
        """
        x表示输入 (N，M)N个样本，M表示总类数，每一个类的概率log P
        target表示label（M，）
        """
        assert x.size(1) == self.size
        true_dist = x.data.clone()#先深复制过来
        #print true_dist
        true_dist.fill_(self.smoothing / (self.size - 1))#otherwise的公式
        #print true_dist
        #变成one-hot编码，1表示按列填充，
        #target.data.unsqueeze(1)表示索引,confidence表示填充的数字
        true_dist.scatter_(1, target.data.unsqueeze(1), self.confidence)
 
        self.true_dist = true_dist
        
        return self.criterion(x, Variable(true_dist, requires_grad=False))
 
if __name__=="__main__":
# Example of label smoothing.
 
    crit = LabelSmoothing(size=5,smoothing= 0.1)
    #predict.shape 3 5
    predict = torch.FloatTensor([[0, 0.2, 0.7, 0.1, 0],
    
                                 [0, 0.9, 0.2, 0.1, 0], 
    
                                 [1, 0.2, 0.7, 0.1, 0]])
    
    v = crit(Variable(predict.log()), 
    
             Variable(torch.LongTensor([2, 1, 0])))
    
    # Show the target distributions expected by the system.
    
    plt.imshow(crit.true_dist)

 
调用的时候注意

module的init函数里面，fc后面要加上LogSoftmax函数，因为KLV要求输入log概率
self.Logsoftmax=nn.LogSoftmax()
forward函数里
        x = self.fc(x)
        x=self.Logsoftmax(x)