【深度学习实战(22)】解决分类不均衡问题之Focal Loss

一、Focal Loss公式介绍

Focal loss是何恺明大神提出的一种新的loss计算方案。其具有两个重要的特点。

1、控制正负样本的权重

2、控制容易分类和难分类样本的权重

论文:

二分类问题交叉熵损失

公式:

我们可以利用如下Pt简化交叉熵loss。

此时:

代码:

cpp 复制代码
BCE_loss = F.binary_cross_entropy_with_logits(inputs, targets, reduction='none')

正负样本平衡项

-想要降低负样本的影响,可以在常规的损失函数前增加一个系数αt。与Pt类似,当label=1的时候,αt=α;当label=otherwise的时候,αt=1 - α,a的范围也是0到1。此时我们便可以通过设置α实现控制正负样本对loss的贡献。

公式:

其中:

分解开就是:

难易样本平衡项

样本属于某个类,且预测结果中该类的概率越大,其越容易分类 ,在二分类问题中,正样本的标签为1,负样本的标签为0,p代表样本为1类的概率。

对于正样本而言,1-p的值越大,样本越难分类。

对于负样本而言,p的值越大,样本越难分类。

Pt的定义如下

所以利用1-Pt就可以计算出每个样本属于容易分类或者难分类。

具体实现方式如下。

两种权重控制方法合并,就得到了Focal Loss

通过如下公式就可以实现控制正负样本的权重和控制容易分类和难分类样本的权重。

分解开就是:

二、Focal Loss代码实现

cpp 复制代码
import torch
import torch.nn as nn
import torch.functional as F

class WeightedFocalLoss(nn.Module):
    "Non weighted version of Focal Loss"    
    def __init__(self, alpha=.25, gamma=2):
            super(WeightedFocalLoss, self).__init__()  
            # --------------#
            #   平衡正负样本系数
            # --------------#      
            self.alpha = torch.tensor([alpha, 1-alpha]).cuda()      
            # --------------#
            #   平衡难易样本系数
            # --------------#   
            self.gamma = gamma
            
    def forward(self, inputs, targets):
            # --------------#
            #   分类交叉熵损失
            # --------------# 
            BCE_loss = F.binary_cross_entropy_with_logits(inputs, targets, reduction='none')   
            # --------------#
            #   标签GT
            # --------------#      
            targets = targets.type(torch.long)     
            # --------------#
            #   计算at
            # --------------#    
            at = self.alpha.gather(0, targets.data.view(-1))   
            # --------------#
            #   计算pt: BEC_loss = -log(pt)  --> pt = torch.exp(-BCE_loss)   
            # --------------#       
            pt = torch.exp(-BCE_loss)   
            # --------------#
            #   计算Focal Loss
            # --------------#       
            F_loss = at*(1-pt)**self.gamma * BCE_loss        
            return F_loss.mean()
相关推荐
Ai小way2 分钟前
【deepseek 实战·22】把键盘变成钢琴:五声音阶保底,怎么按都不难听
人工智能
Mr数据杨2 分钟前
CIFAR10 图像分类实战复盘 从 Kaggle 练习赛到可落地视觉基线
人工智能·数据分析·kaggle竞赛
zzzll11116 分钟前
LLM 学习第 24 课:Agent Harness
前端·人工智能·学习
水境传感 李兆栋9 分钟前
无需走航!水平固定式 ADCP 实现河道连续测流
人工智能
PILIPALAPENG12 分钟前
把 DeepSeek Agent(dsh)部署上云记录
人工智能
zy_destiny13 分钟前
豆包赋能抖音内容创作与运营实战指南
人工智能
X54先生(人文科技)16 分钟前
《元创力》纪实录 · 卷宗 3.5-C《协议的形状——ELR体系第一份商业合同的形成全记录》
人工智能·深度学习·架构·ai写作·开源协议
GitCode官方17 分钟前
小鸿 AI 语音案例正式上线海思案例中心!首个适配 OpenHarmony 7.0 Release 全栈开源 AI 硬件
人工智能·开源·atomgit
昇腾知识体系19 分钟前
昇腾 Atlas 800I A5 服务器:机型定位与部署入口
服务器·人工智能·华为·架构·知识图谱
小白说大模型20 分钟前
《FDE前沿部署工程师实战教程》企业 Agent 项目实战:从需求分析到 PoC 落地
人工智能·spring·机器学习·自然语言处理·chatgpt·数据挖掘·需求分析