gradient_penalty = ((gradients.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() * self.LAMBDA什么意思
时间: 2023-12-30 20:02:21 浏览: 48
这段代码出现在GAN中的判别器(Discriminator)部分的损失函数(loss function)中,用于实现WGAN-GP(wasserstein GAN with Gradient Penalty)算法中的梯度惩罚。
具体来说,WGAN-GP算法是在WGAN算法的基础上引入了一个梯度惩罚项,用于使生成器(Generator)产生更加真实的图像。在判别器损失函数中,首先计算真实图像和生成图像的损失,然后再加入一个梯度惩罚项,即上述代码所示的式子。
其中,gradients表示判别器对于输入图像的梯度,norm(2, dim=1)表示对于每个梯度向量求2范数,即计算其模长,-1表示要将其减去1,然后再平方。最后,将所有样本的梯度惩罚项求平均,并乘以超参数self.LAMBDA作为整个损失函数的权重。
这个梯度惩罚项的作用是使判别器的梯度不会太大,从而避免模式崩溃(mode collapse)的问题。
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def calc_gradient_penalty(self, netD, real_data, fake_data): alpha = torch.rand(1, 1) alpha = alpha.expand(real_data.size()) alpha = alpha.cuda() interpolates = alpha * real_data + ((1 - alpha) * fake_data) interpolates = interpolates.cuda() interpolates = Variable(interpolates, requires_grad=True) disc_interpolates, s = netD.forward(interpolates) s = torch.autograd.Variable(torch.tensor(0.0), requires_grad=True).cuda() gradients1 = autograd.grad(outputs=disc_interpolates, inputs=interpolates, grad_outputs=torch.ones(disc_interpolates.size()).cuda(), create_graph=True, retain_graph=True, only_inputs=True, allow_unused=True)[0] gradients2 = autograd.grad(outputs=s, inputs=interpolates, grad_outputs=torch.ones(s.size()).cuda(), create_graph=True, retain_graph=True, only_inputs=True, allow_unused=True)[0] if gradients2 is None: return None gradient_penalty = (((gradients1.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() * self.LAMBDA) + \ (((gradients2.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() * self.LAMBDA) return gradient_penalty def get_loss(self, net,fakeB, realB): self.D_fake, x = net.forward(fakeB.detach()) self.D_fake = self.D_fake.mean() self.D_fake = (self.D_fake + x).mean() # Real self.D_real, x = net.forward(realB) self.D_real = (self.D_real+x).mean() # Combined loss self.loss_D = self.D_fake - self.D_real gradient_penalty = self.calc_gradient_penalty(net, realB.data, fakeB.data) return self.loss_D + gradient_penalty,return self.loss_D + gradient_penalty出现错误:TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'Tensor' and 'NoneType'
这个错误是因为在 calc_gradient_penalty 函数中,如果 gradients2 是 None,则会返回 None。在 get_loss 函数中,如果 gradient_penalty 是 None,则返回的就是 self.loss_D + None,这导致了 TypeError 错误。
为了解决这个问题,你可以在 calc_gradient_penalty 函数中添加一个条件判断,如果 gradients2 是 None,则返回 0.0,而不是 None。这样,当计算 gradient_penalty 时,即使 gradients2 是 None,也不会导致错误。修改后的代码如下:
```
def calc_gradient_penalty(self, netD, real_data, fake_data):
alpha = torch.rand(1, 1)
alpha = alpha.expand(real_data.size())
alpha = alpha.cuda()
interpolates = alpha * real_data + ((1 - alpha) * fake_data)
interpolates = interpolates.cuda()
interpolates = Variable(interpolates, requires_grad=True)
disc_interpolates, s = netD.forward(interpolates)
s = torch.autograd.Variable(torch.tensor(0.0), requires_grad=True).cuda()
gradients1 = autograd.grad(outputs=disc_interpolates, inputs=interpolates,
grad_outputs=torch.ones(disc_interpolates.size()).cuda(),
create_graph=True, retain_graph=True, only_inputs=True, allow_unused=True)[0]
gradients2 = autograd.grad(outputs=s, inputs=interpolates,
grad_outputs=torch.ones(s.size()).cuda(),
create_graph=True, retain_graph=True,
only_inputs=True, allow_unused=True)[0]
if gradients2 is None:
return 0.0
gradient_penalty = (((gradients1.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() * self.LAMBDA) + \
(((gradients2.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() * self.LAMBDA)
return gradient_penalty
def get_loss(self, net,fakeB, realB):
self.D_fake, x = net.forward(fakeB.detach())
self.D_fake = self.D_fake.mean()
self.D_fake = (self.D_fake + x).mean()
# Real
self.D_real, x = net.forward(realB)
self.D_real = (self.D_real+x).mean()
# Combined loss
self.loss_D = self.D_fake - self.D_real
gradient_penalty = self.calc_gradient_penalty(net, realB.data, fakeB.data)
if gradient_penalty == None:
gradient_penalty = 0.0
return self.loss_D + gradient_penalty
```
gradient_penalty = (((gradients1.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() * self.LAMBDA) ,解释
这段代码是计算梯度惩罚(gradient penalty)的值。在 GANs 中,为了避免判别器(discriminator)过于强大,导致生成器(generator)无法学习,一般会在判别器的损失函数中加入梯度惩罚项。
具体而言,梯度惩罚目的是让判别器的梯度大小尽量接近1,即不要过大或过小,这样可以确保生成器不会被判别器过于压制或忽略。在这段代码中,gradients1是计算得到的判别器的梯度,norm(2, dim=1)是计算每个梯度向量的二范数,即每个梯度向量的长度。这里的1表示按行计算,如果是0则表示按列计算。
然后将每个梯度向量的长度减去1,再平方,最后取平均值作为梯度惩罚项的值。LAMBDA是一个超参数,用于控制梯度惩罚项的权重大小。整个式子的意义是让梯度惩罚项的值尽量接近LAMBDA,即控制梯度大小的范围,避免过于剧烈的梯度变化。