关于 Keras 迁移学习的讨论

Posted 2023-03-29

【中文标题】关于 Keras 迁移学习的讨论

【英文标题】：Discussion about Transfer Learning with Keras

【发布时间】：2020-10-04 16:28:07

【问题描述】：

我目前正在对基于传感器的活动数据集进行迁移学习，我尝试了两种方法来迁移之前在另一个数据集上训练过的模型。

第一种迁移方式是加载训练好的模型，剪掉最后一个dense和softmax分类层，添加一个新的dense层和softmax层（对应新类的个数），冻结除新的每一层添加并在新数据集上拟合模型。这导致 F1 分数为 30%。

转移模型的第二种方法是初始化一个新模型，基于新数据集，冻结除最后一层外的每一层，仅将权重从加载的模型转移到新初始化的模型并训练模型。这导致 F1 分数或多或少 90%。

所以现在，我正试图弄清楚这两种转移模型的方法之间到底有什么区别。最后的第二种方法只是一个新模型，其中权重已使用已训练的权重进行初始化，而不是使用来自初始化函数（glorot_uniform，lecun_uniform，...）的权重，对吗？对于我对迁移学习的理解，这也是正确的做法。 至于我理解的概念，在迁移学习中，你只重用权重而不是整个模型。

我仍然想知道还有什么对第一种方法的训练产生了如此严重的影响，导致 F1 仅 30%？

谢谢和最好的问候。

【问题讨论】：

预训练架构在 imagenet 数据集上进行训练。如果您的数据分布不同，并且您冻结了所有层，那么您的架构肯定会过拟合。使用 imagenet 权重加载模型并将其设置为可训练，以便根据您的数据集修改权重。否则，设置可训练的最后几层来捕获复杂的特征。在 TL 中，权重会被重用，但会根据您的数据集进行修改。你说的第二个模型是ResNet/InceptionResnet/Xception等的架构吗？

您好，感谢您的评论。我不使用图像，我使用基于传感器的活动数据。我使用的架构是基于 mdpi.com/1424-8220/16/1/115/htm 的 DeepConvLSTM。该架构由 3 个 Conv-Layers、2 个 LSTM 层和一个用于分类的带有 softmax 激活的密集层组成。对于转移模型，我遵循了视频youtube.com/watch?v=FQM13HkEfBk 中提出的 Andrew Ng 的建议。他冻结了所有转移的层，只将最后一个密集层设置为可训练的。

基于传感器的活动数据意味着我有一个由加速度计、陀螺仪和/或磁力计记录的 x、y 和 z 轴的时间离散信号。根据使用的数据集，您有 3、6 或 9 个通道。

【参考方案1】：

我刚刚意识到一些错误，我将在这里发布我的代码，以帮助其他人不要犯同样的错误。

30% 的 F1-Score 实际上是转移我的模型后的正确值。我的 F1-Score 或多或少 90% 的原因是因为我从头开始再次训练我的网络。我在转移过程中做错了以下几点：

我没有冻结图层，而是将整个图层设置为 False（令人惊讶的是没有引发异常）（第 5 行） loaded_net 保持未定义，直到第 2 行中的网络初始化被执行。这意味着，我之前训练的权重会被直接覆盖。

1            loaded_net = tensorflow.keras.models.clone_model(self.neural_network)
2            self.init_network()
3            for i in range(1, len(loaded_net.layers[:-1])):
4                self.neural_network.layers[i].set_weights(loaded_net.layers[i].get_weights())
5                self.neural_network.layers[i] = False
6            self.neural_network.compile(loss='mse', optimizer=self.optimizer,
7                                        metrics=(['accuracy', f1, precision, recall]))

谢谢和最好的问候，