keras中回调函数中的EarlyStopping, ModelCheckpoint, ReduceLROnPlateau,TensorBoard

EarlyStopping

当被监测的数量不再提升,则停止训练。

keras.callbacks.EarlyStopping(monitor='val_loss', min_delta=0, patience=0, verbose=0, mode='auto', baseline=None, restore_best_weights=False)

monitor: 被监测的数据。
min_delta: 在被监测的数据中被认为是提升的最小变化, 例如,小于 min_delta 的绝对变化会被认为没有提升。
patience: 没有进步的训练轮数,在这之后训练就会被停止。
verbose: 详细信息模式。
mode: {auto, min, max} 其中之一。 在 min 模式中, 当被监测的数据停止下降,训练就会停止;在 max 模式中,当被监测的数据停止上升,训练就会停止;在 auto 模式中,方向会自动从被监测的数据的名字中判断出来。
baseline: 要监控的数量的基准值。 如果模型没有显示基准的改善,训练将停止。
restore_best_weights: 是否从具有监测数量的最佳值的时期恢复模型权重。 如果为 False,则使用在训练的最后一步获得的模型权重。

ModelCheckpoint

在每个训练期之后保存模型。

keras.callbacks.ModelCheckpoint(filepath, monitor='val_loss', verbose=0, save_best_only=False, save_weights_only=False, mode='auto', period=1)

filepath 可以包括命名格式选项,可以由 epoch 的值和 logs 的键(由 on_epoch_end 参数传递)来填充。
例如:如果 filepath 是 weights.{epoch:02d}-{val_loss:.2f}.hdf5, 那么模型被保存的的文件名就会有训练轮数和验证损失。
filepath: 字符串,保存模型的路径。
verbose: 详细信息模式,0 或者 1 。
save_best_only: 如果 save_best_only=True, 被监测数据的最佳模型就不会被覆盖。
mode: {auto, min, max} 的其中之一。 如果 save_best_only=True,那么是否覆盖保存文件的决定就取决于被监测数据的最大或者最小值。 对于 val_acc,模式就会是 max,而对于 val_loss,模式就需要是 min,等等。 在 auto 模式中,方向会自动从被监测的数据的名字中判断出来。
save_weights_only: 如果 True,那么只有模型的权重会被保存 (model.save_weights(filepath)), 否则的话,整个模型会被保存 (model.save(filepath))。
period: 每个检查点之间的间隔(训练轮数)。

ReduceLROnPlateau

keras.callbacks.ReduceLROnPlateau(monitor='val_loss', factor=0.1, patience=10, verbose=0, mode='auto', min_delta=0.0001, cooldown=0, min_lr=0)

当标准评估停止提升时,降低学习速率。
当学习停止时,模型总是会受益于降低 2-10 倍的学习速率。 这个回调函数监测一个数据并且当这个数据在一定「有耐心」的训练轮之后还没有进步, 那么学习速率就会被降低。
factor: 学习速率被降低的因数。新的学习速率 = 学习速率 * 因数
patience: 没有进步的训练轮数,在这之后训练速率会被降低。
verbose: 整数。0:安静,1:更新信息。
mode: {auto, min, max} 其中之一。如果是 min 模式,学习速率会被降低如果被监测的数据已经停止下降; 在 max 模式,学习塑料会被降低如果被监测的数据已经停止上升; 在 auto 模式,方向会被从被监测的数据中自动推断出来。
min_delta: 对于测量新的最优化的阀值,只关注巨大的改变。
cooldown: 在学习速率被降低之后,重新恢复正常操作之前等待的训练轮数量。
min_lr: 学习速率的下边界。

TensorBoard

keras.callbacks.TensorBoard(log_dir='./logs', histogram_freq=0, batch_size=32, write_graph=True, write_grads=False, write_images=False, embeddings_freq=0, embeddings_layer_names=None, embeddings_metadata=None, embeddings_data=None, update_freq='epoch')

Tensorboard 基本可视化。
TensorBoard 是由 Tensorflow 提供的一个可视化工具。
这个回调函数为 Tensorboard 编写一个日志, 这样你可以可视化测试和训练的标准评估的动态图像, 也可以可视化模型中不同层的激活值直方图。
histogram_freq: 对于模型中各个层计算激活值和模型权重直方图的频率(训练轮数中)。 如果设置成 0 ,直方图不会被计算。对于直方图可视化的验证数据(或分离数据)一定要明确的指出。
write_graph: 是否在 TensorBoard 中可视化图像。 如果 write_graph 被设置为 True,日志文件会变得非常大。
write_grads: 是否在 TensorBoard 中可视化梯度值直方图。 histogram_freq 必须要大于 0 。
batch_size: 用以直方图计算的传入神经元网络输入批的大小。
write_images: 是否在 TensorBoard 中将模型权重以图片可视化。
embeddings_freq: 被选中的嵌入层会被保存的频率(在训练轮中)。
embeddings_layer_names: 一个列表,会被监测层的名字。 如果是 None 或空列表,那么所有的嵌入层都会被监测。
embeddings_metadata: 一个字典,对应层的名字到保存有这个嵌入层元数据文件的名字。 查看 详情 关于元数据的数据格式。 以防同样的元数据被用于所用的嵌入层,字符串可以被传入。
embeddings_data: 要嵌入在 embeddings_layer_names 指定的层的数据。 Numpy 数组(如果模型有单个输入)或 Numpy 数组列表(如果模型有多个输入)。 Learn ore about embeddings。
update_freq: ‘batch’ 或 ‘epoch’ 或 整数。当使用 ‘batch’ 时,在每个 batch 之后将损失和评估值写入到 TensorBoard 中。同样的情况应用到 ‘epoch’ 中。如果使用整数,例如 10000,这个回调会在每 10000 个样本之后将损失和评估值写入到 TensorBoard 中。注意,频繁地写入到 TensorBoard 会减缓你的训练。

例子

上一段在unet模型中主函数的伪代码:

from keras.callbacks import (EarlyStopping, ModelCheckpoint, ReduceLROnPlateau,
                             TensorBoard)
log_dir = "logs/"
    #   logging表示tensorboard的保存地址
    #   checkpoint用于设置权值保存的细节,period用于修改多少epoch保存一次
    #   reduce_lr用于设置学习率下降的方式
    #   early_stopping用于设定早停,val_loss多次不下降自动结束训练,表示模型基本收敛
checkpoint_period = ModelCheckpoint(log_dir + 'ep{epoch:03d}-loss{loss:.3f}-val_loss{val_loss:.3f}.h5',
                                    monitor='val_loss', save_weights_only=True, save_best_only=False, period=1)
    reduce_lr = ReduceLROnPlateau(monitor='val_loss', factor=0.5, patience=3, verbose=1)
    early_stopping = EarlyStopping(monitor='val_loss', min_delta=0, patience=10, verbose=1)
    tensorboard = TensorBoard(log_dir=log_dir)
    loss_history = LossHistory(log_dir)

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