深度学习可视化工具的使用

1、在做基于swin transformer的滑坡检测过程中应该如何利用可视化工具观察精度损失变化情况呢?例如wandb怎么去实现这个过程的可视化呢?
2、因为模型默认是多类别检测,那么如果我仅检测滑坡体那么相应的损失函数是不是应该修改呢?具体应该怎么修改呢?

在每个epoch结束时,记录训练集和验证集的损失(loss)、准确率(accuracy)、召回率(recall)等指标,并将这些指标上传到wandb平台。
利用wandb提供的图表功能,制作损失曲线、学习率曲线等图表,以观察模型在训练过程中的性能变化。
使用wandb提供的实时预测功能,将模型对验证集或测试集的预测结果以可视化的方式呈现出来,以便手动检查模型的预测效果。

如果只需要检测滑坡体而不是多类别,则可以修改损失函数。常见的损失函数有交叉熵(Cross Entropy)、Focal Loss、Dice Loss等,交叉熵可以适用于多类别分类,而Focal Loss和Dice Loss通常用于二分类问题。如果只需要检测一个类别,则可以将损失函数修改为Binary Cross Entropy Loss,即二元交叉熵损失。在代码中可以通过设置权重来控制正负样本损失的平衡,以避免类别不平衡的问题。例如,可以将正样本的权重设置为较小的值,将负样本的权重设置为较大的值。

本作答参考chatgpt:
1、使用可视化工具可以帮助你更好地了解深度学习模型的训练过程和性能表现。Wandb是一个流行的可视化工具,可以记录训练指标和损失值,并提供实时的图表和可交互的仪表板。以下是使用Wandb观察精度损失变化情况的步骤:

首先,安装Wandb并在代码中导入它。
在训练循环中,使用Wandb记录训练指标和损失值。例如,使用wandb.log()方法记录准确率和损失值。
在Wandb网站上,创建一个新的项目并初始化一个新的运行。
在代码中设置WANDB_RUN_ID和WANDB_PROJECT环境变量,以便将记录发送到正确的项目和运行。
执行代码并在Wandb网站上查看记录的指标和图表。
2、如果你仅需要检测滑坡体,那么你需要对损失函数进行修改。你可以使用交叉熵损失函数来训练多类别分类模型,但对于仅需要检测一个类别的情况,可以使用二元交叉熵损失函数。二元交叉熵损失函数的公式如下:


$L(y, \hat{y}) = - (y \log \hat{y} + (1-y) \log (1-\hat{y}))$

其中,$y$是真实标签(0或1),$\hat{y}$是模型的预测输出(0到1之间的概率值)。对于只需要检测一个类别的情况,$y$的值应该为1(表示目标类别),其余所有类别的$y$值应该为0。你可以在训练代码中使用此损失函数来训练模型,例如使用PyTorch中的BCEWithLogitsLoss()函数。

基于new Bing和ChatGPT的回答:

  1. 对于基于swin transformer的滑坡检测任务,可以使用可视化工具如wandb来观察模型的精度损失变化情况。具体来说,可以在训练过程中记录训练损失和验证损失,并使用wandb的图表功能将这些数据可视化展示出来。在训练过程中,可以实时观察模型的损失变化情况,判断模型是否正在过拟合或欠拟合,并及时调整模型超参数或增加数据样本以提高模型性能。
  1. 如果只需要检测滑坡体,可以将模型的损失函数修改为针对单个目标的二分类交叉熵损失函数,即正负样本二分类问题。具体来说,可以将滑坡体视为正样本,其他物体视为负样本,然后使用二分类交叉熵损失函数进行训练。另外,还可以使用focal loss等特定的损失函数来解决类别不平衡问题,进一步提高模型性能。

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可以使用可视化工具WandB来观察基于Swin Transformer的滑坡检测模型的精度损失变化情况。具体而言,可以通过以下步骤在WandB中记录和可视化模型的精度损失变化:
在代码中导入WandB库,并初始化一个新的WandB项目:

在训练循环中,在每个epoch结束时记录训练和验证集的精度损失值,并将其上传到WandB服务器:

在WandB网站上查看精度损失的可视化图表,包括训练集和验证集的损失变化趋势、损失变化的标准差、最小和最大损失值等等。
在WandB网站上查看精度损失的可视化图表,包括训练集和验证集的损失变化趋势、损失变化的标准差、最小和最大损失值等等。
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如果只需要检测滑坡体而不是其他类别,则可以将损失函数修改为二元交叉熵损失函数,如前面所述。在PyTorch中,可以通过使用nn.BCEWithLogitsLoss()函数来替换nn.CrossEntropyLoss()函数,并将输出的logits映射到[0, 1]之间,最后计算损失。同时,在训练和测试过程中,只需要预测出滑坡体的存在或不存在,而不是预测每个类别的概率。

要观察精度损失变化情况,可以使用可视化工具来跟踪训练过程中的指标。Wandb 是一种常用的可视化工具,它可以帮助你记录和可视化模型的指标、超参数、训练数据等等。使用 Wandb,你可以通过以下步骤来记录和可视化精度损失的变化:
安装 Wandb,并在代码中导入相应的库。
初始化 Wandb,创建一个新的项目并指定名称。
在训练循环中,记录精度损失并将其发送到 Wandb 服务器。你可以使用 Wandb 的 log() 函数来记录训练过程中的各种指标。
在 Wandb 网站上查看精度损失和其他指标的变化情况。你可以使用 Wandb 的可视化工具来绘制损失函数和其他指标的曲线,并与其他指标进行比较。
如果你仅想检测滑坡体,可以将模型从多类别检测模型转换为二元分类模型。你可以修改模型的最后一层,使其输出两个值,一个表示滑坡体的存在,另一个表示滑坡体的不存在。然后,你可以使用二元交叉熵损失函数来训练模型。二元交叉熵损失函数的计算方式与多类别交叉熵损失函数相同,但它只考虑两个类别。在训练过程中,你可以使用二元交叉熵损失函数来计算模型的损失,并将其记录在 Wandb 上进行可视化。

  • 这篇博客: Swin-transformer纯目标检测训练自己的数据集中的 三、遇到的问题及解决办法 部分也许能够解决你的问题, 你可以仔细阅读以下内容或跳转源博客中阅读:
  • 1.AssertionError: Incompatible version of pycocotools is installed. Run pip uninstall pycocotools first. Then run pip install mmpycocotools to install open-mmlab forked pycocotools.

    解决办法已经给出了,命令行中:

    pip uninstall pycocotools
    
    pip install mmpycocotools
    

    2.KeyError: "CascadeRCNN: 'backbone.layers.0.blocks.0.attn.relative_position_bias_table'"

    预训练模型加载错误,应该使用imagenet预训练的模型,而不是在coco上微调的模型,这个错误我也很无奈啊,跟我预想的使用coco模型预训练不一样,官方github也有人提出相同问题,解决办法就是不加载预训练模型从头训练,或者在https://github.com/microsoft/Swin-Transformer上下载分类的模型。

    3.import pycocotools._mask as _mask
    File "pycocotools/_mask.pyx", line 1, in init pycocotools._mask
    ValueError: numpy.ndarray size changed, may indicate binary incompatibility. Expected 88 from C header, got 80 from PyObject

    numpy版本问题,使用pip install --upgrade numpy升级numpy版本

该回答引用ChatGPT
1、使用可视化工具观察精度损失变化情况可以帮助我们更好地了解训练过程中模型的学习情况,进而对模型进行调整和优化。

以wandb为例,我们可以在训练代码中添加wandb的初始化和记录语句,如下所示:

python
import wandb
# 初始化wandb
wandb.init(project="slide-detection")

# 记录损失和精度
wandb.log({'train_loss': train_loss, 'train_acc': train_acc, 'val_loss': val_loss, 'val_acc': val_acc})


在训练过程中,wandb会自动记录每个epoch的损失和精度,并可视化展示,如下图:

![wandb](https://i.imgur.com/av7VPAy.png)

其中,蓝色直线为训练集上的精度变化,橙色直线为验证集上的精度变化,绿色直线为训练集上的损失变化,红色直线为验证集上的损失变化。我们可以根据这些可视化结果及时对模型进行调整和优化。

2、如果仅检测滑坡体,则需要修改模型的损失函数和评估指标。一般情况下,常用的目标检测损失函数是交叉熵损失函数(Cross Entropy Loss),如下所示:

python
def multi_class_cross_entropy_loss(inputs, targets):
# 定义交叉熵损失函数
loss_fn = torch.nn.CrossEntropyLoss()
# 计算损失
loss = loss_fn(inputs, targets)
return loss


如果仅检测滑坡体,则可以将多类别检测的交叉熵损失函数修改为二分类交叉熵损失函数(Binary Cross Entropy Loss),并忽略其他类别的损失,如下所示:

python
def binary_cross_entropy_loss(inputs, targets):
# 将类别数赋值为1
num_classes = 1
# 将类别标签修改为0或1
targets = targets.clamp(0, num_classes-1)
# 将输出使用sigmoid函数压缩到[0, 1]之间
inputs = torch.sigmoid(inputs)
# 定义二分类交叉熵损失函数
loss_fn = torch.nn.BCELoss()
# 计算损失
loss = loss_fn(inputs, targets)
return loss


在评估指标上,可以选择针对滑坡体的平均精度(Average Precision)作为评估指标。因为滑坡体的检测是一个二分类任务,因此需要对滑坡体的预测结果进行二值化,并计算Precision和Recall,最终计算出AP值,如下所示:

python
from sklearn.metrics import precision_recall_curve, average_precision_score

def compute_ap(gt, pred):
"""
计算平均精度
:param gt: 标注
:param pred: 预测
:return: 平均精度
"""
precision, recall, _ = precision_recall_curve(gt, pred)
ap = average_precision_score(gt, pred)
return ap


在训练和测试过程中,我们需要修改损失函数和评估指标的调用方式,如下所示:

python
# 计算loss(训练过程)
loss = binary_cross_entropy_loss(outputs, targets)

# 计算ap(测试过程)
ap = compute_ap(gt, pred)


总之,针对滑坡检测任务,需要针对任务特点修改模型的损失函数和评估指标,并使用可视化工具实时观察训练过程中的精度和损失变化,以优化模型性能。

以下内容部分参考ChatGPT模型:
1、使用可视化工具如wandb可以记录模型训练过程中的精度损失变化情况,并生成相应的图表展示。具体实现步骤如下:

  • 安装wandb:pip install wandb
  • 在代码中引入wandb:import wandb
  • 初始化wandb:wandb.init(project="project_name", entity="entity_name")
  • 在模型训练循环中记录损失变化情况:wandb.log({"loss": loss, "accuracy": accuracy})
  • 运行代码,在wandb网站上查看生成的图表

2、如果仅需要检测滑坡体,可以将模型的输出层修改为只输出滑坡体的预测结果。同时,相应的损失函数也需要进行修改,可以使用二元交叉熵损失函数来进行训练。具体实现步骤如下:

  • 将模型的输出层修改为只输出滑坡体的预测结果,可以使用sigmoid函数进行激活
  • 使用二元交叉熵损失函数来进行训练,可以使用tensorflow中的tf.keras.losses.BinaryCrossentropy()函数来定义损失函数

示例代码:

import tensorflow as tf
from tensorflow.keras.layers import Input, Dense, Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dropout
from tensorflow.keras.activations import sigmoid
from tensorflow.keras.losses import BinaryCrossentropy

# 定义模型输入层
input_layer = Input(shape=(256, 256, 3))

# 定义模型卷积层
conv1 = Conv2D(32, (3, 3), activation='relu')(input_layer)
conv2 = Conv2D(64, (3, 3), activation='relu')(conv1)

# 定义模型池化层
pool1 = MaxPooling2D((2, 2))(conv2)

# 定义模型全连接层
flatten = Flatten()(pool1)
dense1 = Dense(128, activation='relu')(flatten)
dropout = Dropout(0.5)(dense1)
output_layer = Dense(1, activation=sigmoid)(dropout)

# 定义模型
model = tf.keras.models.Model(inputs=input_layer, outputs=output_layer)

# 定义损失函数
loss_fn = BinaryCrossentropy()

# 编译模型
model.compile(loss=loss_fn, optimizer='adam')

# 训练模型
model.fit(x_train, y_train, validation_data=(x_test, y_test), epochs=10)