使用Caffe进行神经网络的低精度问题

在Caffe中,我创建了一个简单的网络来分类人脸图像,如下所示:

myExampleNet.prototxt

name: "myExample"layer {  name: "example"  type: "Data"  top: "data"  top: "label"  include {    phase: TRAIN  }  transform_param {    scale: 0.00390625  }  data_param {    source: "examples/myExample/myExample_train_lmdb"    batch_size: 64    backend: LMDB  }}layer {  name: "mnist"  type: "Data"  top: "data"  top: "label"  include {    phase: TEST  }  transform_param {    scale: 0.00390625  }  data_param {    source: "examples/myExample/myExample_test_lmdb"    batch_size: 100    backend: LMDB  }}layer {  name: "ip1"  type: "InnerProduct"  bottom: "data"  top: "ip1"  param {    lr_mult: 1  }  param {    lr_mult: 2  }  inner_product_param {    num_output: 50    weight_filler {      type: "xavier"    }    bias_filler {      type: "constant"    }  }}layer {  name: "relu1"  type: "ReLU"  bottom: "ip1"  top: "ip1"}layer {  name: "ip2"  type: "InnerProduct"  bottom: "ip1"  top: "ip2"  param {    lr_mult: 1  }  param {    lr_mult: 2  }  inner_product_param {    num_output: 155    weight_filler {      type: "xavier"    }    bias_filler {      type: "constant"    }  }}layer {  name: "accuracy"  type: "Accuracy"  bottom: "ip2"  bottom: "label"  top: "accuracy"  include {    phase: TEST  }}layer {  name: "loss"  type: "SoftmaxWithLoss"  bottom: "ip2"  bottom: "label"  top: "loss"}

myExampleSolver.prototxt

net: "examples/myExample/myExampleNet.prototxt"test_iter: 15test_interval: 500base_lr: 0.01momentum: 0.9weight_decay: 0.0005lr_policy: "inv"gamma: 0.0001power: 0.75display: 100max_iter: 30000snapshot: 5000snapshot_prefix: "examples/myExample/myExample"solver_mode: CPU

我使用Caffe的convert_imageset工具创建了LMDB数据库,我的训练数据大约有40000张,测试数据大约有16000张,共有155个类别,每个类别的训练和测试图像分别大约有260张和100张。

我使用以下命令处理训练数据:

build/tools/convert_imageset -resize_height=100 -resize_width=100 -shuffle examples/myExample/myData/data/ examples/myExample/myData/data/labels_train.txt examples/myExample/myExample_train_lmdb 

并使用以下命令处理测试数据:

build/tools/convert_imageset -resize_height=100 -resize_width=100 -shuffle examples/myExample/myData/data/ examples/myExample/myData/data/labels_test.txt examples/myExample/myExample_test_lmdb

但是在30000次迭代后,我的损失值仍然很高,准确率很低:

...I0127 09:25:55.602881 27305 solver.cpp:310] Iteration 30000, loss = 4.98317I0127 09:25:55.602917 27305 solver.cpp:330] Iteration 30000, Testing net (#0)I0127 09:25:55.602926 27305 net.cpp:676] Ignoring source layer exampleI0127 09:25:55.827739 27305 solver.cpp:397]     Test net output #0: accuracy = 0.0126667I0127 09:25:55.827764 27305 solver.cpp:397]     Test net output #1: loss = 5.02207 (* 1 = 5.02207 loss)

当我将数据集改为MNIST,并将ip2层的num_output从155改为10时,损失值显著降低,准确率提高了!

哪里出了问题?


回答:

你的代码本身不一定有问题。

你对MNIST数据集取得的良好结果确实表明你的模型在代码上是“正确”的,意味着它不会产生编码错误等,但这绝不保证它在另一个不同的问题上也会表现良好。

请记住,原则上,预测一个10类问题(如MNIST)比预测一个155类问题要容易得多;在前一种情况下,基线(即简单随机猜测)的准确率大约为10%,而在后一种情况下仅为约0.65%。再加上你的数据集大小(与MNIST相当)也不大(它们也是彩色图片吗,即与单通道MNIST相比的3通道图片?),你的结果可能就不那么令人费解和惊讶了。

此外,MNIST数据集被证明非常容易拟合(我自己也尝试过构建不适合MNIST的模型,但至今未成功),你很容易得出现在社区中已成为共识的结论,即在MNIST上的良好表现并不能真正说明一个模型架构的优劣。

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