tensorflow中model.compile()

model.compile()用来配置模型的优化器、损失函数,评估指标等

里面的具体参数有:

compile(
    optimizer='rmsprop',
    loss=None,
    metrics=None,
    loss_weights=None,
    weighted_metrics=None,
    run_eagerly=None,
    steps_per_execution=None,
    jit_compile=None,
    **kwargs
)

我们一帮需要设置的就只有前三个参数,

一. optimizer设置优化器

没有衰减率的一般是在整个更新过程中学习率不改变,有衰减率的就是自适应学习率的优化器,就是在更新参数过程中,学习率能根据梯度自己改变。
这里的学习率改变好像是针对的这一轮中的学习率,在下一个epoch中学习率又会变成没变化之前的值。例如某一轮的学习率为0.001,在这一轮训练过程中学习率可能会变化,但是下一轮开始时学习率是0.001,也就是变化不带入下一轮训练,如果想要改变学习率,就在回调函数里设置学习率衰减方式才能改变 (不知道我说的对不对,我也不是很明白,有错误的话请大哥批评指正

tf.keras.optimizers中有很多优化器供我们选择:

  1. tf.keras.optimizers.Adadelta
tf.keras.optimizers.Adadelta(
    learning_rate=0.001, #初始学习率
    rho=0.95, # 衰减率
    epsilon=1e-07, #加在分母避免出现除以0的情况
    name='Adadelta',
    **kwargs
)

  1. tf.keras.optimizers.Adagrad
tf.keras.optimizers.Adagrad(
    learning_rate=0.001, #初始学习率
    initial_accumulator_value=0.1, #动量值
    epsilon=1e-07,
    name='Adagrad',
    **kwargs
)

  1. tf.keras.optimizers.Adam

Adam优化是一种基于一阶和二阶矩自适应估计的随机梯度下降方法。
根据Kingma et al.,2014的说法,该方法“计算效率高,几乎不需要内存,对梯度的对角线重新缩放不变性,非常适合于数据/参数较大的问题”。

tf.keras.optimizers.Adam(
    learning_rate=0.001, #初始学习率
    beta_1=0.9, #一阶矩估计的衰减率
    beta_2=0.999, #二阶矩估计的衰减率
    epsilon=1e-07,
    amsgrad=False,
    name='Adam',
    **kwargs
)

  1. tf.keras.optimizers.RMSprop
    利用了梯度的均方
tf.keras.optimizers.RMSprop(
    learning_rate=0.001,
    rho=0.9, #衰减率
    momentum=0.0, #动量
    epsilon=1e-07,
    centered=False,
    name='RMSprop',
    **kwargs
)

  1. tf.keras.optimizers.SGD
    SGD就是每一次迭代计算mini-batch的梯度,然后对参数进行更新,是最常见的优化方法了。缺点还挺大的,
tf.keras.optimizers.SGD(
    learning_rate=0.01,
    momentum=0.0,
    nesterov=False,
    name='SGD',
    **kwargs
)

二. loss设置损失函数

  1. tf.keras.losses.BinaryCrossentropy为二分类交叉熵损失函数
    计算公式为:
    在这里插入图片描述
    yi为第i个的真实标签,p(xi)为第i个预测正确的概率,当输出的预测值不是概率时,我们需要将from_logits参数设置为True,它会将预测值转换为概率,如果预测值是概率的话,就设置为False
    在这里插入图片描述
tf.keras.losses.BinaryCrossentropy(
    from_logits=False,
    label_smoothing=0.0,
    axis=-1,
    reduction=losses_utils.ReductionV2.AUTO,
    name='binary_crossentropy'
)

import tensorflow as tf

y_true = [0, 1, 0, 0]
y_pred = [-18.6, 0.51, 2.94, -12.8]
bce = tf.keras.losses.BinaryCrossentropy(from_logits=True)
print(bce(y_true, y_pred))

L = 0
for i in range(4):
  y_pred[i] = 1.0/(1+tf.math.exp(-1*y_pred[i]))
  L += y_true[i]*tf.math.log(y_pred[i]) + (1-y_true[i])*tf.math.log(1-y_pred[i])

print(-1*L/4)

输出:
在这里插入图片描述
2. tf.keras.losses.BinaryFocalCrossentropy
Focal loss主要用来解决样本不均衡问题,引入了一个聚焦因子和loss相乘。
如果真实标签为1,聚焦因子为 focal_factor = (1 - output) ^ gamma
如果真是标签为0,聚焦因子为 focal_factor = ( output) ^ gamma
output为输出概率:
当gamma为0时,就成了BinaryCrossentropy。
参数:

tf.keras.losses.BinaryFocalCrossentropy(
    gamma=2.0,
    from_logits=False,
    label_smoothing=0.0,
    axis=-1,
    reduction=losses_utils.ReductionV2.AUTO,
    name='binary_focal_crossentropy'
)

具体实现过程:

import tensorflow as tf

y_true = [0, 1, 0, 0]
y_pred = [-18.6, 0.51, 2.94, -12.8]
bce = tf.keras.losses.BinaryFocalCrossentropy(gamma=2.0, from_logits=True)
print(bce(y_true, y_pred))
L = 0

for i in range(4):
  y_pred[i] = 1.0/(1+tf.math.exp(-1*y_pred[i]))
  
  L += tf.math.pow((1.0-y_pred[i]),2)*y_true[i]*tf.math.log(y_pred[i]) + tf.math.pow(y_pred[i],2)*(1-y_true[i])*tf.math.log(1-y_pred[i])

print(-1*L/4)

输出:
在这里插入图片描述
3. tf.keras.losses.CategoricalCrossentropy 多分类交叉熵损失函数
y_trueOne-Hot 编码时使用CategoricalCrossentropy
y_true整数编码时使用SparseCategoricalCrossentropy

tf.keras.losses.CategoricalCrossentropy(
    from_logits=False,
    label_smoothing=0.0,
    axis=-1,
    reduction=losses_utils.ReductionV2.AUTO,
    name='categorical_crossentropy'
)

tensorflow中model.compile()_第1张图片

tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(
    from_logits=False,
    reduction=losses_utils.ReductionV2.AUTO,
    name='sparse_categorical_crossentropy'
)

tensorflow中model.compile()_第2张图片
还有很多其他损失函数。。。。。

三、metrics设置评估指标

常用的分类指标有准确率、精度等,添加进去就会在训练过程中实时打印这些指标。
metrics=[tf.keras.metrics.Accuracy(),tf.keras.metrics.Precision()]
例外也可以自定义一些函数添加进去,例如想打印学习率:

def get_lr_metric(optimizer):
    def lr(y_true, y_pred):
        return optimizer.lr
    return lr

optimizer = Adam(learning_rate=lr)
lr_metric = get_lr_metric(optimizer)

model.compile(loss=tf.keras.losses.categorical_crossentropy,
              optimizer=optimizer,
              metrics=['accuracy', lr_metric])

这样就可以打印了。

tensorflow的API里函数太多了。。。。。

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