pytorch Faster-RCNN 的验证损失

Posted 2023-02-23

【中文标题】pytorch Faster-RCNN 的验证损失

【英文标题】：Validation loss for pytorch Faster-RCNN

【发布时间】：2020-06-05 22:10:21

【问题描述】：

我目前正在使用从 pytorch 预训练的 Faster-RCNN 模型（例如在 torchvision tutorial 中）的迁移学习对自定义数据集进行对象检测。 我想在每个时期结束时计算验证损失字典（如在训练模式下）。 我可以像这样在训练模式下运行模型进行验证：

model.train()
for images, targets in data_loader_val:
    images = [image.to(device) for image in images]
    targets = [k: v.to(device) for k, v in t.items() for t in targets]

    with torch.no_grad():
         val_loss_dict = model(images, targets)
         print(val_loss_dict)

但我不认为这是“正确”的验证方式（导致一些特殊层，如 dropout 和 batch norm 在 eval/train 模式下的工作方式不同）。并且在 eval 模式下，模型返回预测的 bbox（如预期的那样）。我可以为此使用一些内置函数吗？

谢谢。

【问题讨论】：

很抱歉，我似乎不太明白这个问题，但有什么反对model.eval()？

@marhoruf 调用 model.eval() 禁用 dropout 并更改批处理规范以使用历史统计，在验证之前调用它。同样model.train() 应该在训练之前被调用。默认情况下，模块处于训练模式。

这是一个有效的问题。虽然始终计算损失和输出，但目前 torchvision 在训练模式下返回损失 onyl，请参阅此行：github.com/pytorch/vision/blob/…

【参考方案1】：

有一些关于这个问题的讨论here。结论是在训练模式下计算验证损失是绝对有效的。 val loss的数值本身没有意义，只有趋势重要，防止过拟合。因此，虽然训练模式确实改变了损失的数值，但它仍然可以使用。

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然而，这里还有另一个效率问题，以防您在验证过程中还需要模型输出（通常用于计算 IoU、准确性等）。现在，torchvision 中的 RCNN 会根据训练/评估模式为您提供损失或输出。

更新： 不幸的是，我意识到此修复程序不起作用。必须修补所有子模块以计算损失和输出。太糟糕了。

我的肮脏解决方案是修补 GeneralizedRCNN 类，其中 FasterRCNN 继承。问题出在 this 行，在eager_outputs()。解决方法：

    return losses, detections

model = fasterrcnn_resnet50_fpn() model.eager_outputs =
eager_outputs_patch

现在您可以在单次推理运行后获得两个输出：model.train() with torch.no_grad(): loss_dict, outputs = model(images, targets). # yaay, now we have both! 请注意，您仍然需要将模型置于训练模式 为了也有损失。在评估模式GeneralizedRCNN's 子模块（rpn，roi_heads）不计算任何损失，loss_dict 是空的。

【参考方案2】：

我通过编辑Generalized RCNN、RPN、roi_heads解决了这个问题。只需添加一个 if 语句来处理传递目标时即使不在训练模式下仍会计算损失。例如在 RPN 中：

losses = 
    if self.training:
        assert targets is not None
        labels, matched_gt_boxes = self.assign_targets_to_anchors(anchors, targets)
        regression_targets = self.box_coder.encode(matched_gt_boxes, anchors)
        loss_objectness, loss_rpn_box_reg = self.compute_loss(
            objectness, pred_bbox_deltas, labels, regression_targets)
        losses = 
            "loss_objectness": loss_objectness,
            "loss_rpn_box_reg": loss_rpn_box_reg,
        
    else:
        if targets is not None:
            labels, matched_gt_boxes = self.assign_targets_to_anchors(anchors, targets)
            regression_targets = self.box_coder.encode(matched_gt_boxes, anchors)
            loss_objectness, loss_rpn_box_reg = self.compute_loss(
                objectness, pred_bbox_deltas, labels, regression_targets)
            losses = 
                "loss_objectness": loss_objectness,
                "loss_rpn_box_reg": loss_rpn_box_reg,