Keras - 带权重的多标签分类

Posted 2023-03-13

【中文标题】Keras - 带权重的多标签分类

【英文标题】：Keras - Multilabel classification with weights

【发布时间】：2020-04-25 05:15:08

【问题描述】：

我正在尝试对每个样本有多个标签的一些 CXR 图像进行分类。据我了解，我必须放置一个带有 sigmoid 激活的密集层，并使用二元交叉熵作为我的损失函数。问题是存在很大的类不平衡（正常比异常多得多）。我很好奇这是我的模型：

from keras_applications.resnet_v2 import ResNet50V2
from keras.layers import GlobalAveragePooling2D, Dense
from keras import Sequential
ResNet = Sequential()
ResNet.add(ResNet50V2(input_shape=shape, include_top=False, weights=None,backend=keras.backend,
    layers=keras.layers,
    models=keras.models,
    utils=keras.utils))
ResNet.add(GlobalAveragePooling2D(name='avg_pool'))

ResNet.add(Dense(len(label_counts), activation='sigmoid', name='Final_output'))

正如我们所见，我正在使用 sigmoid 来获得输出，但我对如何实现权重有点困惑。我想我需要使用一个使用 BCE(use_logits = true) 的自定义损失函数。像这样的：

xent = tf.losses.BinaryCrossEntropy(
    from_logits=True,
    reduction=tf.keras.losses.Reduction.NONE)
loss = tf.reduce_mean(xent(targets, pred) * weights))

所以它将输出视为 logits，但我不确定的是最终输出的激活。我是通过激活 sigmoid 来保留它，还是使用线性激活（未激活）？我假设我们保留 sigmoid，并将其视为 logit，但我不确定 pytorches "torch.nn.BCEWithLogitsLoss" 是否包含 sigmoid 层

编辑：发现这个：https://www.reddit.com/r/tensorflow/comments/dflsgv/binary_cross_entropy_with_from_logits_true/

根据：pgaleone

from_logits=True 表示损失函数期望一个线性张量 （你的网络的输出层没有任何激活函数，但是 身份），所以你必须删除 sigmoid，因为它将是 损失函数本身将softmax应用于您的网络输出，以及 然后计算交叉熵

【参考方案1】：

您实际上不想在多标签分类中使用from_logits。

来自文档 [1]：

logits：每个标签的激活，通常是线性输出。这些活化能被解释为非标准化的对数概率。

所以你说得对，当激活函数设置为 True 时你不想使用它。

但是，文档也说

警告：此操作需要未缩放的 logits，因为它在内部对 logits 执行 softmax 以提高效率。不要用 softmax 的输出调用这个操作，因为它会产生不正确的结果

Softmax 根据定义针对一个类进行优化。这就是 softmax 的设计方式。正如您自己提到的那样，由于您正在进行多标签分类，因此您应该使用 sigmoid。

这意味着如果你想使用 sigmoid，你不能使用from_logits，因为它会在 sigmoid 之后应用 softmax，这通常不是你想要的。

解决办法是去掉这一行：

from_logits=True,

[1]https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/nn/softmax_cross_entropy_with_logits?version=stable

【讨论】：

当然，我知道它内置了 BCE，并且 len(label_counts) 很好。我的问题是在底部，使用BCE(from_logits=True) 时是否需要一个带有sigmoid 激活的密集层？

你是对的，但我正在做multilabel分类（在标题中）。嗯，有趣的是，在多标签分类中，我们不想使用 softmax，因为它只会改进一个类。但我不知道它在内部做了 softmax。

是的，我的意思是多标签。将更新答案。那你的问题解决了吗？请为以后的读者标记它。