【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
这token有力气7 小时前
Function Calling 格式漂移
人工智能
onething3657 小时前
Spring Boot + Spring AI 从入门到实战:7天转型计划 Day 5 —— SSE 流式输出 + 打字机效果
人工智能·后端·全栈
onething3657 小时前
Spring Boot + Spring AI 从入门到实战:7天转型计划 Day 6 —— 业务完善 + 会话消息预览
人工智能·后端·全栈
IT_陈寒8 小时前
SpringBoot自动配置的坑,我爬了三天才出来
前端·人工智能·后端
甲维斯9 小时前
笑抽了!DeepSeek识图,豆包完胜了!
人工智能·deepseek
Lei活在当下17 小时前
【AI手记系列-2026/6/18】iSparto & Harness,Caveman 以及AI时代的生存指南
人工智能·llm·openai
冬奇Lab19 小时前
每日一个开源项目(第134篇):Zvec - 阿里开源的嵌入式向量数据库,向量搜索界的 SQLite
数据库·人工智能·llm
冬奇Lab19 小时前
Agent 系列(22):Context Engineering 深度——三种上下文管理策略的量化对比
人工智能·agent
hboot19 小时前
AI工程师第二课 - 数据处理
人工智能·python·数据分析
程序员cxuan19 小时前
DeepSeek 杀入多模态,识图功能正式上线!
人工智能·后端·程序员