_loss = loss_fun(fake_output,torch.ones_like(fake_output))

时间: 2023-09-05 13:04:55 浏览: 149
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pytorch实现focal loss的两种方式小结

### 回答1: 这是一个关于深度学习模型中损失函数的问题,我可以回答。这个公式计算的是生成器产生的假样本的损失值,使用的是二元交叉熵损失函数,其中fake_output是生成器产生的假样本的输出,torch.ones_like(fake_output)是一个与fake_output形状相同的全1张量,表示真实样本的标签。 ### 回答2: 这段代码表示将生成的假数据(fake_output)与标签为1的真实数据进行对比,并计算它们之间的误差(loss)。loss_fun可以是任何一种损失函数,比如交叉熵函数(cross entropy),均方差函数(mean squared error)等等。通过调用这个损失函数,我们可以衡量生成结果与真实数据之间的差异,进而进行模型的优化。 ### 回答3: 在给定的代码中,_loss = loss_fun(fake_output,torch.ones_like(fake_output))的作用是计算虚假输出(fake_output)与全为1的张量之间的损失值。 首先,torch.ones_like(fake_output)生成一个与fake_output相同形状的张量,且元素都是1。这个张量的作用是作为标签,表示真实输出。这里使用全为1的张量作为真实输出的主要原因是,我们希望虚假输出尽量接近真实输出,因此可以将真实输出设置为1。 然后,loss_fun是一个损失函数,用于比较虚假输出和真实输出之间的差异。具体损失函数的定义可以根据实际需求选择,例如均方误差(MSE)损失函数、交叉熵损失函数等。不同的损失函数对模型的训练效果和收敛速度有所影响。 最后,_loss表示计算得到的损失值。这个值越小,表示虚假输出越接近真实输出,即模型的生成能力越好。我们可以根据损失值来调整模型的参数,使模型能够生成更接近真实值的输出。 总结来说,_loss = loss_fun(fake_output,torch.ones_like(fake_output))这段代码的作用是计算虚假输出与全为1的张量之间的损失值,用于优化生成模型的训练。
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运行以下Python代码:import torchimport torch.nn as nnimport torch.optim as optimfrom torchvision import datasets, transformsfrom torch.utils.data import DataLoaderfrom torch.autograd import Variableclass Generator(nn.Module): def __init__(self, input_dim, output_dim, num_filters): super(Generator, self).__init__() self.input_dim = input_dim self.output_dim = output_dim self.num_filters = num_filters self.net = nn.Sequential( nn.Linear(input_dim, num_filters), nn.ReLU(), nn.Linear(num_filters, num_filters*2), nn.ReLU(), nn.Linear(num_filters*2, num_filters*4), nn.ReLU(), nn.Linear(num_filters*4, output_dim), nn.Tanh() ) def forward(self, x): x = self.net(x) return xclass Discriminator(nn.Module): def __init__(self, input_dim, num_filters): super(Discriminator, self).__init__() self.input_dim = input_dim self.num_filters = num_filters self.net = nn.Sequential( nn.Linear(input_dim, num_filters*4), nn.LeakyReLU(0.2), nn.Linear(num_filters*4, num_filters*2), nn.LeakyReLU(0.2), nn.Linear(num_filters*2, num_filters), nn.LeakyReLU(0.2), nn.Linear(num_filters, 1), nn.Sigmoid() ) def forward(self, x): x = self.net(x) return xclass ConditionalGAN(object): def __init__(self, input_dim, output_dim, num_filters, learning_rate): self.generator = Generator(input_dim, output_dim, num_filters) self.discriminator = Discriminator(input_dim+1, num_filters) self.optimizer_G = optim.Adam(self.generator.parameters(), lr=learning_rate) self.optimizer_D = optim.Adam(self.discriminator.parameters(), lr=learning_rate) def train(self, data_loader, num_epochs): for epoch in range(num_epochs): for i, (inputs, labels) in enumerate(data_loader): # Train discriminator with real data real_inputs = Variable(inputs) real_labels = Variable(labels) real_labels = real_labels.view(real_labels.size(0), 1) real_inputs = torch.cat((real_inputs, real_labels), 1) real_outputs = self.discriminator(real_inputs) real_loss = nn.BCELoss()(real_outputs, torch.ones(real_outputs.size())) # Train discriminator with fake data noise = Variable(torch.randn(inputs.size(0), self.generator.input_dim)) fake_labels = Variable(torch.LongTensor(inputs.size(0)).random_(0, 10)) fake_labels = fake_labels.view(fake_labels.size(0), 1) fake_inputs = self.generator(torch.cat((noise, fake_labels.float()), 1)) fake_inputs = torch.cat((fake_inputs, fake_labels), 1) fake_outputs = self.discriminator(fake_inputs) fake_loss = nn.BCELoss()(fake_outputs, torch.zeros(fake_outputs.size())) # Backpropagate and update weights for discriminator discriminator_loss = real_loss + fake_loss self.discriminator.zero_grad() discriminator_loss.backward() self.optimizer_D.step() # Train generator noise = Variable(torch.randn(inputs.size(0), self.generator.input_dim)) fake_labels = Variable(torch.LongTensor(inputs.size(0)).random_(0,

def train_gan(generator, discriminator, gan, dataset, latent_dim, epochs): notes = get_notes() # 得到所有不重复的音调数目 num_pitch = len(set(notes)) network_input, network_output = prepare_sequences(notes, num_pitch) model = build_gan(network_input, num_pitch) # 输入,音符的数量,训练后的参数文件(训练的时候不用写) filepath = "03weights-{epoch:02d}-{loss:.4f}.hdf5" checkpoint = tf.keras.callbacks.ModelCheckpoint( filepath, # 保存参数文件的路径 monitor='loss', # 衡量的标准 verbose=0, # 不用冗余模式 save_best_only=True, # 最近出现的用monitor衡量的最好的参数不会被覆盖 mode='min' # 关注的是loss的最小值 ) for epoch in range(epochs): for real_images in dataset: # 训练判别器 noise = tf.random.normal((real_images.shape[0], latent_dim)) fake_images = generator(noise) with tf.GradientTape() as tape: real_pred = discriminator(real_images) fake_pred = discriminator(fake_images) real_loss = loss_fn(tf.ones_like(real_pred), real_pred) fake_loss = loss_fn(tf.zeros_like(fake_pred), fake_pred) discriminator_loss = real_loss + fake_loss gradients = tape.gradient(discriminator_loss, discriminator.trainable_weights) discriminator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients, discriminator.trainable_weights)) # 训练生成器 noise = tf.random.normal((real_images.shape[0], latent_dim)) with tf.GradientTape() as tape: fake_images = generator(noise) fake_pred = discriminator(fake_images) generator_loss = loss_fn(tf.ones_like(fake_pred), fake_pred) gradients = tape.gradient(generator_loss, generator.trainable_weights) generator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients, generator.trainable_weights)) gan.fit(network_input, np.ones((network_input.shape[0], 1)), epochs=100, batch_size=64) # 每 10 个 epoch 打印一次损失函数值 if (epoch + 1) % 10 == 0: print("Epoch:", epoch + 1, "Generator Loss:", generator_loss.numpy(), "Discriminator Loss:", discriminator_loss.numpy())

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'

def define_gan(self): self.generator_aux=Generator(self.hidden_dim).build(input_shape=(self.seq_len, self.n_seq)) self.supervisor=Supervisor(self.hidden_dim).build(input_shape=(self.hidden_dim, self.hidden_dim)) self.discriminator=Discriminator(self.hidden_dim).build(input_shape=(self.hidden_dim, self.hidden_dim)) self.recovery = Recovery(self.hidden_dim, self.n_seq).build(input_shape=(self.hidden_dim, self.hidden_dim)) self.embedder = Embedder(self.hidden_dim).build(input_shape=(self.seq_len, self.n_seq)) X = Input(shape=[self.seq_len, self.n_seq], batch_size=self.batch_size, name='RealData') Z = Input(shape=[self.seq_len, self.n_seq], batch_size=self.batch_size, name='RandomNoise') # AutoEncoder H = self.embedder(X) X_tilde = self.recovery(H) self.autoencoder = Model(inputs=X, outputs=X_tilde) # Adversarial Supervise Architecture E_Hat = self.generator_aux(Z) H_hat = self.supervisor(E_Hat) Y_fake = self.discriminator(H_hat) self.adversarial_supervised = Model(inputs=Z, outputs=Y_fake, name='AdversarialSupervised') # Adversarial architecture in latent space Y_fake_e = self.discriminator(E_Hat) self.adversarial_embedded = Model(inputs=Z, outputs=Y_fake_e, name='AdversarialEmbedded') #Synthetic data generation X_hat = self.recovery(H_hat) self.generator = Model(inputs=Z, outputs=X_hat, name='FinalGenerator') # Final discriminator model Y_real = self.discriminator(H) self.discriminator_model = Model(inputs=X, outputs=Y_real, name="RealDiscriminator") # Loss functions self._mse=MeanSquaredError() self._bce=BinaryCrossentropy()

请解释此段代码class GATrainer(): def __init__(self, input_A, input_B): self.program = fluid.default_main_program().clone() with fluid.program_guard(self.program): self.fake_B = build_generator_resnet_9blocks(input_A, name="g_A")#真A-假B self.fake_A = build_generator_resnet_9blocks(input_B, name="g_B")#真B-假A self.cyc_A = build_generator_resnet_9blocks(self.fake_B, "g_B")#假B-复原A self.cyc_B = build_generator_resnet_9blocks(self.fake_A, "g_A")#假A-复原B self.infer_program = self.program.clone() diff_A = fluid.layers.abs( fluid.layers.elementwise_sub( x=input_A, y=self.cyc_A)) diff_B = fluid.layers.abs( fluid.layers.elementwise_sub( x=input_B, y=self.cyc_B)) self.cyc_loss = ( fluid.layers.reduce_mean(diff_A) + fluid.layers.reduce_mean(diff_B)) * cycle_loss_factor #cycle loss self.fake_rec_B = build_gen_discriminator(self.fake_B, "d_B")#区分假B为真还是假 self.disc_loss_B = fluid.layers.reduce_mean( fluid.layers.square(self.fake_rec_B - 1))###优化生成器A2B,所以判别器结果越接近1越好 self.g_loss_A = fluid.layers.elementwise_add(self.cyc_loss, self.disc_loss_B) vars = [] for var in self.program.list_vars(): if fluid.io.is_parameter(var) and var.name.startswith("g_A"): vars.append(var.name) self.param = vars lr = 0.0002 optimizer = fluid.optimizer.Adam( learning_rate=fluid.layers.piecewise_decay( boundaries=[ 100 * step_per_epoch, 120 * step_per_epoch, 140 * step_per_epoch, 160 * step_per_epoch, 180 * step_per_epoch ], values=[ lr, lr * 0.8, lr * 0.6, lr * 0.4, lr * 0.2, lr * 0.1 ]), beta1=0.5, name="g_A") optimizer.minimize(self.g_loss_A, parameter_list=vars)

def train_step(real_ecg, dim): noise = tf.random.normal(dim) for i in range(disc_steps): with tf.GradientTape() as disc_tape: generated_ecg = generator(noise, training=True) real_output = discriminator(real_ecg, training=True) fake_output = discriminator(generated_ecg, training=True) disc_loss = discriminator_loss(real_output, fake_output) gradients_of_discriminator = disc_tape.gradient(disc_loss, discriminator.trainable_variables) discriminator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients_of_discriminator, discriminator.trainable_variables)) ### for tensorboard ### disc_losses.update_state(disc_loss) fake_disc_accuracy.update_state(tf.zeros_like(fake_output), fake_output) real_disc_accuracy.update_state(tf.ones_like(real_output), real_output) ####################### with tf.GradientTape() as gen_tape: generated_ecg = generator(noise, training=True) fake_output = discriminator(generated_ecg, training=True) gen_loss = generator_loss(fake_output) gradients_of_generator = gen_tape.gradient(gen_loss, generator.trainable_variables) generator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients_of_generator, generator.trainable_variables)) ### for tensorboard ### gen_losses.update_state(gen_loss) ####################### def train(dataset, epochs, dim): for epoch in tqdm(range(epochs)): for batch in dataset: train_step(batch, dim) disc_losses_list.append(disc_losses.result().numpy()) gen_losses_list.append(gen_losses.result().numpy()) fake_disc_accuracy_list.append(fake_disc_accuracy.result().numpy()) real_disc_accuracy_list.append(real_disc_accuracy.result().numpy()) ### for tensorboard ### # with disc_summary_writer.as_default(): # tf.summary.scalar('loss', disc_losses.result(), step=epoch) # tf.summary.scalar('fake_accuracy', fake_disc_accuracy.result(), step=epoch) # tf.summary.scalar('real_accuracy', real_disc_accuracy.result(), step=epoch) # with gen_summary_writer.as_default(): # tf.summary.scalar('loss', gen_losses.result(), step=epoch) disc_losses.reset_states() gen_losses.reset_states() fake_disc_accuracy.reset_states() real_disc_accuracy.reset_states() ####################### # Save the model every 5 epochs # if (epoch + 1) % 5 == 0: # generate_and_save_ecg(generator, epochs, seed, False) # checkpoint.save(file_prefix = checkpoint_prefix) # Generate after the final epoch display.clear_output(wait=True) generate_and_save_ecg(generator, epochs, seed, False)

def train(notes, chords, generator, discriminator, gan, loss_fn, generator_optimizer, discriminator_optimizer): num_batches = notes.shape[0] // BATCH_SIZE for epoch in range(NUM_EPOCHS): for batch in range(num_batches): # 训练判别器 for _ in range(1): # 生成随机的噪声 noise = np.random.normal(0, 1, size=(BATCH_SIZE, LATENT_DIM)) # 随机选择一个真实的样本 idx = np.random.randint(0, notes.shape[0], size=BATCH_SIZE) real_notes, real_chords = notes[idx], chords[idx] # 生成假的样本 fake_notes = generator(noise) # 计算判别器的损失函数 real_loss = loss_fn(tf.ones((BATCH_SIZE, 1)), discriminator([real_notes, real_chords])) fake_loss = loss_fn(tf.zeros((BATCH_SIZE, 1)), discriminator([fake_notes, chords])) total_loss = real_loss + fake_loss # 计算判别器的梯度并更新参数 grads = tf.gradients(total_loss, discriminator.trainable_variables) discriminator_optimizer.apply_gradients(zip(grads, discriminator.trainable_variables))) # 训练生成器 for _ in range(1): # 生成随机的噪声 noise = np.random.normal(0, 1, size=(BATCH_SIZE, LATENT_DIM)) # 计算生成器的损失函数 fake_notes = generator(noise) fake_loss = loss_fn(tf.ones((BATCH_SIZE, 1)), discriminator([fake_notes, chords])) # 计算生成器的梯度并更新参数 grads = tf.gradients(fake_loss, generator.trainable_variables) generator_optimizer.apply_gradients(zip(grads, generator.trainable_variables))) # 打印损失函数和精度 print('Epoch {}, Batch {}/{}: Loss={:.4f}'.format(epoch+1, batch+1, num_batches, total_loss)) # 保存模型 if (epoch+1) % 10 == 0: generator.save('generator.h5') discriminator.save('discriminator.h5') gan.save('gan.h5')

将下面代码使用ConvRNN2D层来替换ConvLSTM2D层,并在模块__init__.py中创建类‘convrnn’ class Model(): def __init__(self): self.img_seq_shape=(10,128,128,3) self.img_shape=(128,128,3) self.train_img=dataset # self.test_img=dataset_T patch = int(128 / 2 ** 4) self.disc_patch = (patch, patch, 1) self.optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.001) self.build_generator=self.build_generator() self.build_discriminator=self.build_discriminator() self.build_discriminator.compile(loss='binary_crossentropy', optimizer=self.optimizer, metrics=['accuracy']) self.build_generator.compile(loss='binary_crossentropy', optimizer=self.optimizer) img_seq_A = Input(shape=(10,128,128,3)) #输入图片 img_B = Input(shape=self.img_shape) #目标图片 fake_B = self.build_generator(img_seq_A) #生成的伪目标图片 self.build_discriminator.trainable = False valid = self.build_discriminator([img_seq_A, fake_B]) self.combined = tf.keras.models.Model([img_seq_A, img_B], [valid, fake_B]) self.combined.compile(loss=['binary_crossentropy', 'mse'], loss_weights=[1, 100], optimizer=self.optimizer,metrics=['accuracy']) def build_generator(self): def res_net(inputs, filters): x = inputs net = conv2d(x, filters // 2, (1, 1), 1) net = conv2d(net, filters, (3, 3), 1) net = net + x # net=tf.keras.layers.LeakyReLU(0.2)(net) return net def conv2d(inputs, filters, kernel_size, strides): x = tf.keras.layers.Conv2D(filters, kernel_size, strides, 'same')(inputs) x = tf.keras.layers.BatchNormalization()(x) x = tf.keras.layers.LeakyReLU(alpha=0.2)(x) return x d0 = tf.keras.layers.Input(shape=(10, 128, 128, 3)) out= tf.keras.layers.ConvRNN2D(filters=32, kernel_size=3,padding='same')(d0) out=tf.keras.layers.Conv2D(3,1,1,'same')(out) return keras.Model(inputs=d0, outputs=out)

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