Внедрение контрастных потерь и триплетных потерь в Tensorflow

Ответ 1

Вам нужно реализовать себе контрастирующую потерю или потерю триплета, но как только вы знаете пары или триплеты, это довольно легко.

Контрастная потеря

Предположим, что у вас есть входные пары данных и их ярлык (положительный или отрицательный, т.е. тот же класс или другой класс). Например, у вас есть изображения в виде размера 28x28x1:

left = tf.placeholder(tf.float32, [None, 28, 28, 1])
right = tf.placeholder(tf.float32, [None, 28, 28, 1])
label = tf.placeholder(tf.int32, [None, 1]). # 0 if same, 1 if different
margin = 0.2

left_output = model(left)  # shape [None, 128]
right_output = model(right)  # shape [None, 128]

d = tf.reduce_sum(tf.square(left_output - right_output), 1)
d_sqrt = tf.sqrt(d)

loss = label * tf.square(tf.maximum(0., margin - d_sqrt)) + (1 - label) * d

loss = 0.5 * tf.reduce_mean(loss)

Потеря триплета

То же, что и с контрастирующей потерей, но с тройками (якорь, положительный, отрицательный). Здесь вам не нужны ярлыки.

anchor_output = ...  # shape [None, 128]
positive_output = ...  # shape [None, 128]
negative_output = ...  # shape [None, 128]

d_pos = tf.reduce_sum(tf.square(anchor_output - positive_output), 1)
d_neg = tf.reduce_sum(tf.square(anchor_output - negative_output), 1)

loss = tf.maximum(0., margin + d_pos - d_neg)
loss = tf.reduce_mean(loss)

Настоящая проблема при использовании потери триплета или контрастных потерь в TensorFlow , как пробовать триплеты или пары. Я сосредоточусь на создании триплетов, потому что это сложнее, чем генерация пар.

Самый простой способ - генерировать их за пределами графика Tensorflow, т.е. на питоне и передавать их в сеть через заполнители. В основном вы выбираете изображения 3 за раз, причем первые два из одного и того же класса и третий из другого класса. Затем мы выполняем прямое соединение этих триплетов и вычисляем потерю триплета.

Проблема в том, что генерация триплетов сложна. Мы хотим, чтобы они были действительными триплетами, тройками с положительной потерей (в противном случае потеря равна 0, а сеть не учится).
Чтобы узнать, хорош ли триплет или нет, вам нужно вычислить его потерю, поэтому вы уже делаете одну прямую через сеть...

Ясно, что реализация триплетной потери в Tensorflow сложна, и есть способы сделать ее более эффективной, чем выборка на python, но для объяснения им потребуется целая запись в блоге!

Ответ 2

Тьяго, я не думаю, что вы используете ту же формулу, которую дал Оливье. Вот правильный код (не уверен, что он будет работать, хотя и исправляя формулу):

def compute_euclidean_distance(x, y):
    """
    Computes the euclidean distance between two tensorflow variables
    """

    d = tf.reduce_sum(tf.square(tf.sub(x, y)),1)
    return d


def compute_contrastive_loss(left_feature, right_feature, label, margin):

    """
    Compute the contrastive loss as in


    L = 0.5 * Y * D^2 + 0.5 * (Y-1) * {max(0, margin - D)}^2

    **Parameters**
     left_feature: First element of the pair
     right_feature: Second element of the pair
     label: Label of the pair (0 or 1)
     margin: Contrastive margin

    **Returns**
     Return the loss operation

    """

    label = tf.to_float(label)
    one = tf.constant(1.0)

    d = compute_euclidean_distance(left_feature, right_feature)
    d_sqrt = tf.sqrt(compute_euclidean_distance(left_feature, right_feature))
    first_part = tf.mul(one-label, d)# (Y-1)*(d)

    max_part = tf.square(tf.maximum(margin-d_sqrt, 0))
    second_part = tf.mul(label, max_part)  # (Y) * max(margin - d, 0)

    loss = 0.5 * tf.reduce_mean(first_part + second_part)

    return loss

Ответ 3

Потеря триплета с полужесткой отрицательной добычей теперь реализована в tf.contrib следующим образом:

triplet_semihard_loss(
    labels,
    embeddings,
    margin=1.0
)

где:

Args:

• метки: 1-D tf.int32 Тензор с формой [batch_size] многоклассов целые метки.

• Вложения: двухмерный плавающий тензор векторов вложения. нормирована на l2.

• margin: Float, margin term in the loss definition.

Возврат:

• triplet_loss: сканер tf.float32.

Для получения дополнительной информации, проверьте приведенную ниже ссылку:

https://www.tensorflow.org/versions/master/api_docs/python/tf/contrib/losses/metric_learning/triplet_semihard_loss