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Pytorch十九種損失函式的使用詳解

損失函式通過torch.nn包實現,

1 基本用法

criterion = LossCriterion() #建構函式有自己的引數
loss = criterion(x,y) #呼叫標準時也有引數

2 損失函式

2-1 L1範數損失 L1Loss

計算 output 和 target 之差的絕對值。

torch.nn.L1Loss(reduction='mean')

引數:

reduction-三個值,none: 不使用約簡;mean:返回loss和的平均值; sum:返回loss的和。預設:mean。

2-2 均方誤差損失 MSELoss

計算 output 和 target 之差的均方差。

torch.nn.MSELoss(reduction='mean')

引數:

reduction-三個值,none: 不使用約簡;mean:返回loss和的平均值; sum:返回loss的和。預設:mean。

2-3 交叉熵損失 CrossEntropyLoss

當訓練有 C 個類別的分類問題時很有效. 可選引數 weight 必須是一個1維 Tensor,權重將被分配給各個類別. 對於不平衡的訓練集非常有效。

在多分類任務中,經常採用 softmax 啟用函式+交叉熵損失函式,因為交叉熵描述了兩個概率分佈的差異,然而神經網路輸出的是向量,並不是概率分佈的形式。所以需要 softmax啟用函式將一個向量進行“歸一化”成概率分佈的形式,再採用交叉熵損失函式計算 loss。

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torch.nn.CrossEntropyLoss(weight=None,ignore_index=-100,reduction='mean')

引數:

weight (Tensor,optional) – 自定義的每個類別的權重. 必須是一個長度為 C 的 Tensor
ignore_index (int,optional) – 設定一個目標值,該目標值會被忽略,從而不會影響到 輸入的梯度。
reduction-三個值,none: 不使用約簡;mean:返回loss和的平均值; sum:返回loss的和。預設:mean。

2-4 KL 散度損失 KLDivLoss

計算 input 和 target 之間的 KL 散度。KL 散度可用於衡量不同的連續分佈之間的距離,在連續的輸出分佈的空間上(離散取樣)上進行直接回歸時 很有效.

torch.nn.KLDivLoss(reduction='mean')

引數:

reduction-三個值,none: 不使用約簡;mean:返回loss和的平均值; sum:返回loss的和。預設:mean。

2-5 二進位制交叉熵損失 BCELoss

二分類任務時的交叉熵計算函式。用於測量重構的誤差,例如自動編碼機. 注意目標的值 t[i] 的範圍為0到1之間.

torch.nn.BCELoss(weight=None,optional) – 自定義的每個 batch 元素的 loss 的權重. 必須是一個長度為 “nbatch” 的 的 Tensor
pos_weight(Tensor,optional) – 自定義的每個正樣本的 loss 的權重. 必須是一個長度 為 “classes” 的 Tensor

2-6 BCEWithLogitsLoss

BCEWithLogitsLoss損失函式把 Sigmoid 層整合到了 BCELoss 類中. 該版比用一個簡單的 Sigmoid 層和 BCELoss 在數值上更穩定,因為把這兩個操作合併為一個層之後,可以利用 log-sum-exp 的 技巧來實現數值穩定.

torch.nn.BCEWithLogitsLoss(weight=None,reduction='mean',pos_weight=None)

引數:

weight (Tensor,optional) – 自定義的每個 batch 元素的 loss 的權重. 必須是一個長度 為 “nbatch” 的 Tensor
pos_weight(Tensor,optional) – 自定義的每個正樣本的 loss 的權重. 必須是一個長度 為 “classes” 的 Tensor

2-7 MarginRankingLoss

torch.nn.MarginRankingLoss(margin=0.0,reduction='mean')

對於 mini-batch(小批量) 中每個例項的損失函式如下:

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引數:

margin:預設值0

2-8 HingeEmbeddingLoss

torch.nn.HingeEmbeddingLoss(margin=1.0,reduction='mean')

對於 mini-batch(小批量) 中每個例項的損失函式如下:

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引數:

margin:預設值1

2-9 多標籤分類損失 MultiLabelMarginLoss

torch.nn.MultiLabelMarginLoss(reduction='mean')

對於mini-batch(小批量) 中的每個樣本按如下公式計算損失:

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2-10 平滑版L1損失 SmoothL1Loss

也被稱為 Huber 損失函式。

torch.nn.SmoothL1Loss(reduction='mean')

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其中

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2-11 2分類的logistic損失 SoftMarginLoss

torch.nn.SoftMarginLoss(reduction='mean')

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2-12 多標籤 one-versus-all 損失 MultiLabelSoftMarginLoss

torch.nn.MultiLabelSoftMarginLoss(weight=None,reduction='mean')

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2-13 cosine 損失 CosineEmbeddingLoss

torch.nn.CosineEmbeddingLoss(margin=0.0,reduction='mean')

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引數:

margin:預設值0

2-14 多類別分類的hinge損失 MultiMarginLoss

torch.nn.MultiMarginLoss(p=1,margin=1.0,weight=None,reduction='mean')

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引數:

p=1或者2 預設值:1
margin:預設值1

2-15 三元組損失 TripletMarginLoss

torch.nn.TripletMarginLoss(margin=1.0,p=2.0,eps=1e-06,swap=False,reduction='mean')

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其中:

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2-16 連線時序分類損失 CTCLoss

CTC連線時序分類損失,可以對沒有對齊的資料進行自動對齊,主要用在沒有事先對齊的序列化資料訓練上。比如語音識別、ocr識別等等。

torch.nn.CTCLoss(blank=0,reduction='mean')

引數:

reduction-三個值,none: 不使用約簡;mean:返回loss和的平均值; sum:返回loss的和。預設:mean。

2-17 負對數似然損失 NLLLoss

負對數似然損失. 用於訓練 C 個類別的分類問題.

torch.nn.NLLLoss(weight=None,從而不會影響到 輸入的梯度.

2-18 NLLLoss2d

對於圖片輸入的負對數似然損失. 它計算每個畫素的負對數似然損失.

torch.nn.NLLLoss2d(weight=None,optional) – 自定義的每個類別的權重. 必須是一個長度為 C 的 Tensor
reduction-三個值,none: 不使用約簡;mean:返回loss和的平均值; sum:返回loss的和。預設:mean。

2-19 PoissonNLLLoss

目標值為泊松分佈的負對數似然損失

torch.nn.PoissonNLLLoss(log_input=True,full=False,eps=1e-08,reduction='mean')

引數:

log_input (bool,optional) – 如果設定為 True,loss 將會按照公 式 exp(input) - target * input 來計算,如果設定為 False,loss 將會按照 input - target * log(input+eps) 計算.
full (bool,optional) – 是否計算全部的 loss,i. e. 加上 Stirling 近似項 target * log(target) - target + 0.5 * log(2 * pi * target).
eps (float,optional) – 預設值: 1e-8

參考資料

pytorch loss function 總結

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