keras回调函数的使用

2023-03-13 11:03:07 keras 函数 回调

回调函数

  • 回调函数是一个对象（实现了特定方法的类实例），它在调用fit()时被传入模型，并在训练过程中的不同时间点被模型调用
  • 可以访问关于模型状态与模型性能的所有可用数据
  • 模型检查点（model checkpointing）：在训练过程中的不同时间点保存模型的当前状态。
  • 提前终止（early stopping）：如果验证损失不再改善，则中断训练（当然，同时保存在训练过程中的最佳模型）。
  • 在训练过程中动态调节某些参数值：比如调节优化器的学习率。
  • 在训练过程中记录训练指标和验证指标，或者将模型学到的表示可视化（这些表示在不断更新）：fit()进度条实际上就是一个回调函数。

fit()方法中使用callbacks参数

# 这里有两个callback函数：早停和模型检查点
callbacks_list=[
    keras.callbacks.EarlyStopping(
        monitor="val_accuracy",#监控指标
        patience=2 #两轮内不再改善中断训练
    ),
    keras.callbacks.ModelCheckpoint(
        filepath="checkpoint_path",
        monitor="val_loss",
        save_best_only=True
    )
]
#模型获取
model=get_minist_model()
model.compile(optimizer="rmsprop",
             loss="sparse_cateGorical_crossentropy",
             metrics=["accuracy"])

model.fit(train_images,train_labels,
         epochs=10,callbacks=callbacks_list, #该参数使用回调函数
         validation_data=(val_images,val_labels))

test_metrics=model.evaluate(test_images,test_labels)#计算模型在新数据上的损失和指标
predictions=model.predict(test_images)#计算模型在新数据上的分类概率

训练结果

模型的保存和加载

#也可以在训练完成后手动保存模型，只需调用model.save('my_checkpoint_path')。
#重新加载模型
model_new=keras.models.load_model("checkpoint_path.keras")

通过对Callback类子类化来创建自定义回调函数

on_epoch_begin(epoch, logs) ←----在每轮开始时被调用
on_epoch_end(epoch, logs) ←----在每轮结束时被调用
on_batch_begin(batch, logs) ←----在处理每个批量之前被调用
on_batch_end(batch, logs) ←----在处理每个批量之后被调用
on_train_begin(logs) ←----在训练开始时被调用
on_train_end(logs ←----在训练结束时被调用

from matplotlib import pyplot as plt
# 实现记录每一轮中每个batch训练后的损失，并为每个epoch绘制一个图
class Losshistory(keras.callbacks.Callback):
    def on_train_begin(self, logs):
        self.per_batch_losses = []

    def on_batch_end(self, batch, logs):
        self.per_batch_losses.append(logs.get("loss"))

    def on_epoch_end(self, epoch, logs):
        plt.clf()
        plt.plot(range(len(self.per_batch_losses)), self.per_batch_losses,
                 label="Training loss for each batch")
        plt.xlabel(f"Batch (epoch {epoch})")
        plt.ylabel("Loss")
        plt.legend()
        plt.savefig(f"plot_at_epoch_{epoch}")
        self.per_batch_losses = [] #清空，方便下一轮的技术
model = get_mnist_model()
model.compile(optimizer="rmsprop",
              loss="sparse_categorical_crossentropy",
              metrics=["accuracy"])
model.fit(train_images, train_labels,
          epochs=10,
          callbacks=[LossHistory()],
          validation_data=(val_images, val_labels))

在这里插入图片描述

【其他】模型的定义 和 数据加载

def get_minist_model():
    inputs=keras.Input(shape=(28*28,))
    features=layers.Dense(512,activation="relu")(inputs)
    features=layers.Dropout(0.5)(features)
    outputs=layers.Dense(10,activation="softmax")(features)
    model=keras.Model(inputs,outputs)
    return model
    
#datset
from Tensorflow.keras.datasets import mnist
(train_images,train_labels),(test_images,test_labels)=mnist.load_data()
train_images=train_images.reshape((60000,28*28)).astype("float32")/255
test_images=test_images.reshape((10000,28*28)).astype("float32")/255
train_images,val_images=train_images[10000:],train_images[:10000]
train_labels,val_labels=train_labels[10000:],train_labels[:10000]

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