如何在Tensorflow 2.0中实现Cohen Kappa二次损失?

我正在尝试根据以下内容创建损失函数:

如何在Keras中指定损失函数为二次加权卡帕?

但在Tensorflow 2.0中:

tf.contrib.metrics.cohen_kappa

已不再存在。有替代方案吗?


回答:

def kappa_loss(y_pred, y_true, y_pow=2, eps=1e-10, N=4, bsize=256, name='kappa'):
    """离散卡帕损失的连续可微近似。
    Args:
        y_pred: 2D张量或数组,[batch_size, num_classes]
        y_true: 2D张量或数组,[batch_size, num_classes]
        y_pow: int,例如y_pow=2
        N: 通常是模型的类别数
        bsize: 训练或验证操作的批次大小
        eps: 浮点数,防止除以零
        name: 可选的操作范围/名称。
    Returns:
        包含卡帕损失的张量。"""
    with tf.name_scope(name):
        y_true = tf.cast(y_true, dtype='float')
        repeat_op = tf.cast(tf.tile(tf.reshape(tf.range(0, N), [N, 1]), [1, N]), dtype='float')
        repeat_op_sq = tf.square((repeat_op - tf.transpose(repeat_op)))
        weights = repeat_op_sq / tf.cast((N - 1) ** 2, dtype='float')
        pred_ = y_pred ** y_pow
        try:
            pred_norm = pred_ / (eps + tf.reshape(tf.reduce_sum(pred_, 1), [-1, 1]))
        except Exception:
            pred_norm = pred_ / (eps + tf.reshape(tf.reduce_sum(pred_, 1), [bsize, 1]))
        hist_rater_a = tf.reduce_sum(pred_norm, 0)
        hist_rater_b = tf.reduce_sum(y_true, 0)
        conf_mat = tf.matmul(tf.transpose(pred_norm), y_true)
        nom = tf.reduce_sum(weights * conf_mat)
        denom = tf.reduce_sum(weights * tf.matmul(
            tf.reshape(hist_rater_a, [N, 1]), tf.reshape(hist_rater_b, [1, N])) /
                              tf.cast(bsize, dtype='float'))
        return nom / (denom + eps)

并使用

 lossMetric = kappa_loss
model.compile(optimizer=optimizer, loss=lossMetric, metrics=metricsToWatch)

并事先将值转换为浮点数:

tf.cast(nn_x_train.values, dtype='float')

我还使用了一个numpy验证版本:

def qwk3(a1, a2, max_rat=3):
    assert(len(a1) == len(a2))
    a1 = np.asarray(a1, dtype=int)
    a2 = np.asarray(a2, dtype=int)
    hist1 = np.zeros((max_rat + 1, ))
    hist2 = np.zeros((max_rat + 1, ))
    o = 0
    for k in range(a1.shape[0]):
        i, j = a1[k], a2[k]
        hist1[i] += 1
        hist2[j] += 1
        o +=  (i - j) * (i - j)
    e = 0
    for i in range(max_rat + 1):
        for j in range(max_rat + 1):
            e += hist1[i] * hist2[j] * (i - j) * (i - j)
    e = e / a1.shape[0]
    return sum(1 - o / e)/len(1 - o / e)

并使用

nn_y_valid=tf.cast(nn_y_train.values, dtype='float')
print(qwk3(nn_y_valid, trainPredict))

其中nn_x_train和nn_y_train是pandas数据框

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