语义分割代码实现细节：CE_Loss 和 BCE_loss

前言

本人入门cv快一年了，也参加过很多比赛，获得过名次（后面会慢慢公布比赛方案）但笔者发现：现在的水平仅仅只算是一个调参侠，对于框架内部的数理知识，仅有大概的了解，现阶段准备一遍夯实基础，一遍积累实战比赛经验。

内容

该文章主要从几个方面讲解分类任务中最常见的损失函数：交叉熵损失。

原理及公式

nn.CrossEntropyLoss()

概念：
 
交叉熵：它主要刻画的是实际输出（概率）与期望输出（概率）的距离，也就是交叉熵的值越小，两个概率分布就越接近。假设概率分布p为期望输出，概率分布q为实际输出，$H(p,q)$为交叉熵，则
$H(p,q)=-\sum (p(x)logq(x)+(1-p(x))log(1-q(x))$

该损失函数结合了nn.LogSoftmax()和nn.NLLLoss()两个函数。

代码实现

首先笔者使用torch中自带的CE loss函数，在torch中的CE_loss 自带实现了带类别权重（class weight），label smooth 功能。

	import torch
	CE_loss = torch.nn.CrossEntropyLoss()

下面讲解CE_loss 超参数设置，和输入标签 预测的数据类型要求

weight：输入1D的Tensor，代表每一个类的权重，计算损失时会分配给每个类别。
ignore_index ：用于忽略某个具体的类别
reduction ： ‘none’ | ‘mean’ | ‘sum’ 三种选项代表对于每个batch的loss进行的操作

数据类型的要求

对于pred — > 需要 torch.float32
对于tar— > 需要 torch.int64

数据维度的要求

	预测维度	标签
分类	C	C
分割	CxHxW	HxW

注：C是类别数

常犯的错误

1. requires_grad == True

2. label中只能用C类不同的数字

3. 在语义分割任务中对于标签和输入图片的处理通常采用不同的Transform（记住不要对label采用多余的变换）

该文章主要从几个方面讲解分割任务中最常见的损失函数：BCE损失。

原理及公式

概念区分

多标签的二分类（ multi-label binary classification）c>1
单标签的二分类（ single-label binary classification）c=1

图例：

相同点：
每一种标签分类情况都是互斥的------->该物体是游轮 或不是游轮 （如上图所示）

不同点：

多标签的二分类------->一个物体细分很多种标签：是或不是游轮 / 是或不是白色 / …
单标签的二分类------->只有上述分类的一种情况 -->是或不是游轮

代码实现

	import torch
	BCE_loss = torch.nn.BCEWithLogitsLoss()

超参数说明：

1. 分清64 类别 和64 个物体
2. 分清权重的作用点

weight (Tensor, optional) – a manual rescaling weight given to the loss of each batch element. If given, has to be a Tensor of size nbatch.

pos_weight (Tensor, optional) – a weight of positive examples. Must be a vector with length equal to the number of classes.

评价指标

AP值就是PR曲线下的与坐标轴包围的面积。其中P是Precision精确率，R是Recall召回率。

• AP50指的是IOU的值取50%，AP70同理
• AP@50:5:95指的是IOU的值从50%取到95%，步长为5%，然后算在在这些IOU下的AP的均值
• 在比赛中 AP10 IoU 取值10%

PR曲线

首先按照置信度排序，根据准确率和召回率，就能绘制出PR曲线（横坐标是召回率，纵坐标是精准率）：

参考链接：

1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/98785902
2. https://blog.csdn.net/icamera0/article/details/50647465
3. https://lixiaofeng.blog.csdn.net/article/details/80070514
4. https://zhuanlan.zhihu.com/p/337429697
5. https://blog.csdn.net/qq_19313495/article/details/115030614

我们对Markdown编辑器进行了一些功能拓展与语法支持，除了标准的Markdown编辑器功能，我们增加了如下几点新功能，帮助你用它写博客：

1. 全新的界面设计 ，将会带来全新的写作体验；
2. 在创作中心设置你喜爱的代码高亮样式，Markdown 将代码片显示选择的高亮样式 进行展示；
3. 增加了 图片拖拽 功能，你可以将本地的图片直接拖拽到编辑区域直接展示；
4. 全新的 KaTeX数学公式 语法；
5. 增加了支持甘特图的mermaid语法¹ 功能；
6. 增加了 多屏幕编辑 Markdown文章功能；
7. 增加了 焦点写作模式、预览模式、简洁写作模式、左右区域同步滚轮设置 等功能，功能按钮位于编辑区域与预览区域中间；
8. 增加了 检查列表 功能。

功能快捷键

撤销：Ctrl/Command + Z
重做：Ctrl/Command + Y
加粗：Ctrl/Command + B
斜体：Ctrl/Command + I
标题：Ctrl/Command + Shift + H
无序列表：Ctrl/Command + Shift + U
有序列表：Ctrl/Command + Shift + O
检查列表：Ctrl/Command + Shift + C
插入代码：Ctrl/Command + Shift + K
插入链接：Ctrl/Command + Shift + L
插入图片：Ctrl/Command + Shift + G
查找：Ctrl/Command + F
替换：Ctrl/Command + G

合理的创建标题，有助于目录的生成

直接输入1次#，并按下space后，将生成1级标题。
输入2次#，并按下space后，将生成2级标题。
以此类推，我们支持6级标题。有助于使用TOC语法后生成一个完美的目录。

如何改变文本的样式

强调文本 强调文本

加粗文本 加粗文本

标记文本

删除文本

引用文本

H₂O is是液体。

2¹⁰ 运算结果是 1024.

插入链接与图片

链接: link.

图片:

带尺寸的图片:

居中的图片:

居中并且带尺寸的图片:

当然，我们为了让用户更加便捷，我们增加了图片拖拽功能。

如何插入一段漂亮的代码片

去博客设置页面，选择一款你喜欢的代码片高亮样式，下面展示同样高亮的 代码片.

// An highlighted block
var foo = 'bar';

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• 项目
  • 项目
    • 项目

1. 项目1
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3. 项目3

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一个简单的表格是这么创建的：

项目	Value
电脑	$1600
手机	$12
导管	$1

设定内容居中、居左、居右

使用:---------:居中
使用:----------居左
使用----------:居右

第一列	第二列	第三列
第一列文本居中	第二列文本居右	第三列文本居左

SmartyPants

SmartyPants将ASCII标点字符转换为“智能”印刷标点HTML实体。例如：

TYPE	ASCII	HTML
Single backticks	'Isn't this fun?'	‘Isn’t this fun?’
Quotes	"Isn't this fun?"	“Isn’t this fun?”
Dashes	-- is en-dash, --- is em-dash	– is en-dash, — is em-dash

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Markdown

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John

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如何创建一个注脚

一个具有注脚的文本。²

注释也是必不可少的

Markdown将文本转换为 HTML。

KaTeX数学公式

您可以使用渲染LaTeX数学表达式 KaTeX:

Gamma公式展示 $\Gamma (n)=(n-1)!\forall n\in \mathbb{N}$ 是通过欧拉积分

$$\Gamma (z)={\int }_0^{\infty }{t}^{z-1}{e}^{-t}dt.$$

你可以找到更多关于的信息 LaTeX 数学表达式here.

新的甘特图功能，丰富你的文章

Mon 06 Mon 13 Mon 20 已完成 进行中 计划一 计划二 现有任务 Adding GANTT diagram functionality to mermaid

• 关于 甘特图 语法，参考 这儿,

UML 图表

可以使用UML图表进行渲染。 Mermaid. 例如下面产生的一个序列图：

张三 李四 王五 你好！李四, 最近怎么样? 你最近怎么样，王五？ 我很好，谢谢! 我很好，谢谢! 李四想了很长时间, 文字太长了 不适合放在一行. 打量着王五... 很好... 王五, 你怎么样? 张三 李四 王五

这将产生一个流程图。:

链接

长方形

圆

圆角长方形

菱形

• 关于 Mermaid 语法，参考 这儿,

FLowchart流程图

我们依旧会支持flowchart的流程图：

Created with Raphaël 2.3.0 开始 我的操作 确认？ 结束 yes no

• 关于 Flowchart流程图 语法，参考 这儿.

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1. mermaid语法说明 ↩︎

2. 注脚的解释 ↩︎