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pytorch fine-tune 預(yù)訓(xùn)練的模型操作

 更新時(shí)間:2021年06月03日 10:39:20   作者:This is bill  
這篇文章主要介紹了pytorch fine-tune 預(yù)訓(xùn)練的模型操作,具有很好的參考價(jià)值,希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

之一:

torchvision 中包含了很多預(yù)訓(xùn)練好的模型,這樣就使得 fine-tune 非常容易。本文主要介紹如何 fine-tune torchvision 中預(yù)訓(xùn)練好的模型。

安裝

pip install torchvision

如何 fine-tune

以 resnet18 為例:

from torchvision import models
from torch import nn
from torch import optim
 
resnet_model = models.resnet18(pretrained=True) 
# pretrained 設(shè)置為 True,會(huì)自動(dòng)下載模型 所對(duì)應(yīng)權(quán)重,并加載到模型中
# 也可以自己下載 權(quán)重,然后 load 到 模型中,源碼中有 權(quán)重的地址。
 
# 假設(shè) 我們的 分類任務(wù)只需要 分 100 類,那么我們應(yīng)該做的是
# 1. 查看 resnet 的源碼
# 2. 看最后一層的 名字是啥 (在 resnet 里是 self.fc = nn.Linear(512 * block.expansion, num_classes))
# 3. 在外面替換掉這個(gè)層
resnet_model.fc= nn.Linear(in_features=..., out_features=100)
 
# 這樣就 哦了,修改后的模型除了輸出層的參數(shù)是 隨機(jī)初始化的,其他層都是用預(yù)訓(xùn)練的參數(shù)初始化的。
 
# 如果只想訓(xùn)練 最后一層的話,應(yīng)該做的是:
# 1. 將其它層的參數(shù) requires_grad 設(shè)置為 False
# 2. 構(gòu)建一個(gè) optimizer, optimizer 管理的參數(shù)只有最后一層的參數(shù)
# 3. 然后 backward, step 就可以了
 
# 這一步可以節(jié)省大量的時(shí)間,因?yàn)槎鄶?shù)的參數(shù)不需要計(jì)算梯度
for para in list(resnet_model.parameters())[:-2]:
    para.requires_grad=False 
 
optimizer = optim.SGD(params=[resnet_model.fc.weight, resnet_model.fc.bias], lr=1e-3)
 
...

為什么

這里介紹下 運(yùn)行resnet_model.fc= nn.Linear(in_features=..., out_features=100)時(shí) 框架內(nèi)發(fā)生了什么

這時(shí)應(yīng)該看 nn.Module 源碼的 __setattr__ 部分,因?yàn)?setattr 時(shí)都會(huì)調(diào)用這個(gè)方法:

def __setattr__(self, name, value):
    def remove_from(*dicts):
        for d in dicts:
            if name in d:
                del d[name]

首先映入眼簾就是 remove_from 這個(gè)函數(shù),這個(gè)函數(shù)的目的就是,如果出現(xiàn)了 同名的屬性,就將舊的屬性移除。 用剛才舉的例子就是:

預(yù)訓(xùn)練的模型中 有個(gè) 名字叫fc 的 Module。

在類定義外,我們 將另一個(gè) Module 重新 賦值給了 fc。

類定義內(nèi)的 fc 對(duì)應(yīng)的 Module 就會(huì)從 模型中 刪除。

之二:

前言

這篇文章算是論壇PyTorch Forums關(guān)于參數(shù)初始化和finetune的總結(jié),也是我在寫代碼中用的算是“最佳實(shí)踐”吧。最后希望大家沒事多逛逛論壇,有很多高質(zhì)量的回答。

參數(shù)初始化

參數(shù)的初始化其實(shí)就是對(duì)參數(shù)賦值。而我們需要學(xué)習(xí)的參數(shù)其實(shí)都是Variable,它其實(shí)是對(duì)Tensor的封裝,同時(shí)提供了data,grad等借口,這就意味著我們可以直接對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行操作賦值了。這就是PyTorch簡潔高效所在。

這里寫圖片描述

所以我們可以進(jìn)行如下操作進(jìn)行初始化,當(dāng)然其實(shí)有其他的方法,但是這種方法是PyTorch作者所推崇的:

def weight_init(m):
# 使用isinstance來判斷m屬于什么類型
    if isinstance(m, nn.Conv2d):
        n = m.kernel_size[0] * m.kernel_size[1] * m.out_channels
        m.weight.data.normal_(0, math.sqrt(2. / n))
    elif isinstance(m, nn.BatchNorm2d):
# m中的weight,bias其實(shí)都是Variable,為了能學(xué)習(xí)參數(shù)以及后向傳播
        m.weight.data.fill_(1)
        m.bias.data.zero_()

Finetune

往往在加載了預(yù)訓(xùn)練模型的參數(shù)之后,我們需要finetune模型,可以使用不同的方式finetune。

局部微調(diào)

有時(shí)候我們加載了訓(xùn)練模型后,只想調(diào)節(jié)最后的幾層,其他層不訓(xùn)練。其實(shí)不訓(xùn)練也就意味著不進(jìn)行梯度計(jì)算,PyTorch中提供的requires_grad使得對(duì)訓(xùn)練的控制變得非常簡單。

model = torchvision.models.resnet18(pretrained=True)
for param in model.parameters():
    param.requires_grad = False
# 替換最后的全連接層, 改為訓(xùn)練100類
# 新構(gòu)造的模塊的參數(shù)默認(rèn)requires_grad為True
model.fc = nn.Linear(512, 100)
 
# 只優(yōu)化最后的分類層
optimizer = optim.SGD(model.fc.parameters(), lr=1e-2, momentum=0.9)

全局微調(diào)

有時(shí)候我們需要對(duì)全局都進(jìn)行finetune,只不過我們希望改換過的層和其他層的學(xué)習(xí)速率不一樣,這時(shí)候我們可以把其他層和新層在optimizer中單獨(dú)賦予不同的學(xué)習(xí)速率。比如:

ignored_params = list(map(id, model.fc.parameters()))
base_params = filter(lambda p: id(p) not in ignored_params,
                     model.parameters())
 
optimizer = torch.optim.SGD([
            {'params': base_params},
            {'params': model.fc.parameters(), 'lr': 1e-3}
            ], lr=1e-2, momentum=0.9)

其中base_params使用1e-3來訓(xùn)練,model.fc.parameters使用1e-2來訓(xùn)練,momentum是二者共有的。

之三:

pytorch finetune模型

文章主要講述如何在pytorch上讀取以往訓(xùn)練的模型參數(shù),在模型的名字已經(jīng)變更的情況下又如何讀取模型的部分參數(shù)等。

pytorch 模型的存儲(chǔ)與讀取

其中在模型的保存過程有存儲(chǔ)模型和參數(shù)一起的也有單獨(dú)存儲(chǔ)模型參數(shù)的

單獨(dú)存儲(chǔ)模型參數(shù)

存儲(chǔ)時(shí)使用:

torch.save(the_model.state_dict(), PATH)

讀取時(shí):

the_model = TheModelClass(*args, **kwargs)
the_model.load_state_dict(torch.load(PATH))

存儲(chǔ)模型與參數(shù)

存儲(chǔ):

torch.save(the_model, PATH)

讀?。?/p>

the_model = torch.load(PATH)

模型的參數(shù)

fine-tune的過程是讀取原有模型的參數(shù),但是由于模型的所要處理的數(shù)據(jù)集不同,最后的一層class的總數(shù)不同,所以需要修改模型的最后一層,這樣模型讀取的參數(shù),和在大數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練好下載的模型參數(shù)在形式上不一樣。需要我們自己去寫函數(shù)讀取參數(shù)。

pytorch模型參數(shù)的形式

模型的參數(shù)是以字典的形式存儲(chǔ)的。

model_dict = the_model.state_dict(),
for k,v in model_dict.items():
    print(k)

即可看到所有的鍵值

如果想修改模型的參數(shù),給相應(yīng)的鍵值賦值即可

model_dict[k] = new_value

最后更新模型的參數(shù)

the_model.load_state_dict(model_dict)

如果模型的key值和在大數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練時(shí)的key值是一樣的

我們可以通過下列算法進(jìn)行讀取模型

model_dict = model.state_dict() 
pretrained_dict = torch.load(model_path)
 # 1. filter out unnecessary keys
diff = {k: v for k, v in model_dict.items() if \
            k in pretrained_dict and pretrained_dict[k].size() == v.size()}
pretrained_dict = {k: v for k, v in pretrained_dict.items() if k in model_dict and model_dict[k].size() == v.size()}
pretrained_dict.update(diff)
# 2. overwrite entries in the existing state dict
model_dict.update(pretrained_dict)
# 3. load the new state dict
model.load_state_dict(model_dict)

如果模型的key值和在大數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練時(shí)的key值是不一樣的,但是順序是一樣的

model_dict = model.state_dict() 
pretrained_dict = torch.load(model_path)
keys = []
for k,v in pretrained_dict.items():
    keys.append(k)
i = 0
for k,v in model_dict.items():
    if v.size() == pretrained_dict[keys[i]].size():
        print(k, ',', keys[i])
         model_dict[k]=pretrained_dict[keys[i]]
    i = i + 1
model.load_state_dict(model_dict)

如果模型的key值和在大數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練時(shí)的key值是不一樣的,但是順序是也不一樣的

自己找對(duì)應(yīng)關(guān)系,一個(gè)key對(duì)應(yīng)一個(gè)key的賦值

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn),希望能給大家一個(gè)參考,也希望大家多多支持腳本之家。

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