理解交叉熵损失

我看到很多关于CEL(交叉熵损失)或二元交叉熵损失的解释,这些解释通常是在真实值为0或1的情况下进行的,然后你会得到一个这样的函数:

def CrossEntropy(yHat, y):    if yHat == 1:      return -log(y)    else:      return -log(1 - y)

然而,当你的yHat不是离散的0或1时,我对BCE(二元交叉熵)的工作原理感到困惑。例如,如果我想查看MNIST数字的重构损失,其中我的真实值是0 < yHat < 1,我的预测也在这个范围内,这会如何改变我的函数?

编辑:

抱歉,让我提供更多关于我困惑的背景。在PyTorch关于变分自编码器(VAEs)的教程中,他们使用BCE来计算重构损失,其中yhat(据我所知,不是离散的)。参见:

https://github.com/pytorch/examples/blob/master/vae/main.py

这个实现是有效的……但我不明白在这种情况下是如何计算BCE损失的。


回答:

交叉熵测量任意两个概率分布之间的距离。在你描述的(变分自编码器)中,MNIST图像的像素被解释为像素“开/关”的概率。在这种情况下,你的目标概率分布不是一个dirac分布(0或1),而是可以有不同的值。参见维基百科上关于交叉熵的定义

以上作为参考,假设你的模型输出某像素的重构值为0.7。这实质上是说你的模型估计p(像素=1) = 0.7,因此p(像素=0) = 0.3。
如果目标像素只是0或1,那么这个像素的交叉熵要么是-log(0.3)(如果真实像素是0),要么是-log(0.7)(一个较小的值,如果真实像素是1)。
完整的公式将是-(0*log(0.3) + 1*log(0.7))如果真实像素是1,或者-(1*log(0.3) + 0*log(0.7))否则。

假设你的目标像素实际上是0.6!这实质上是说像素有0.6的概率是开的,0.4的概率是关的。
这只是将交叉熵计算改为-(0.4*log(0.3) + 0.6*log(0.7))。

最后,你可以简单地对图像上的这些每像素交叉熵进行平均/求和。

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