freezeParameters

Преобразуйте learnable сетевые параметры в ONNXParameters к nonlearnable

свернуть все на странице

    Синтаксис

    params = freezeParameters(params,names)

    Описание

    пример

    params = freezeParameters(params,names) замораживает сетевые параметры, заданные names в ONNXParameters объект params. Функция перемещает заданные параметры от params.Learnables во входном параметре params к params.Nonlearnables в выходном аргументе params.

    Примеры

    свернуть все

    Этот пример использует:

    Скрипт Open Live Script

    Импортируйте alexnet нейронная сеть свертки как функция и подстройка предварительно обученная сеть с передачей обучения, чтобы выполнить классификацию на новом наборе изображений.

    Этот пример использует несколько функций помощника. Чтобы просмотреть код для этих функций, смотрите Функции Помощника.

    Разархивируйте и загрузите новые изображения как datastore изображений. imageDatastore автоматически помечает изображения на основе имен папок и хранит данные как ImageDatastore объект. Datastore изображений позволяет вам сохранить большие данные изображения, включая данные, которые не умещаются в памяти, и эффективно считать пакеты изображений во время обучения сверточной нейронной сети. Задайте мини-пакетный размер.

    unzip('MerchData.zip');
miniBatchSize = 8;
imds = imageDatastore('MerchData', ...
    'IncludeSubfolders',true, ...
    'LabelSource','foldernames',...
    'ReadSize', miniBatchSize);

    Этот набор данных является небольшим, содержа 75 учебных изображений. Отобразите некоторые демонстрационные изображения.

    numImages = numel(imds.Labels);
idx = randperm(numImages,16);
figure
for i = 1:16
    subplot(4,4,i)
    I = readimage(imds,idx(i));
    imshow(I)
end

    Извлеките набор обучающих данных, и одногорячий кодируют категориальные метки классификации.

    XTrain = readall(imds);
XTrain = single(cat(4,XTrain{:}));
YTrain_categ = categorical(imds.Labels);
YTrain = onehotencode(YTrain_categ,2)';

    Определите количество классов в данных.

    classes = categories(YTrain_categ);
numClasses = numel(classes)
    numClasses = 5

    AlexNet является сверточной нейронной сетью, которая обучена больше чем на миллионе изображений от базы данных ImageNet. В результате сеть изучила богатые представления функции для широкого спектра изображений. Сеть может классифицировать изображения в 1 000 категорий объектов, таких как клавиатура, мышь, карандаш и многие животные.

    Импортируйте предварительно обученный alexnet сеть как функция.

    alexnetONNX()
params = importONNXFunction('alexnet.onnx','alexnetFcn')
    A function containing the imported ONNX network has been saved to the file alexnetFcn.m.
To learn how to use this function, type: help alexnetFcn.

    params = 
  ONNXParameters with properties:

             Learnables: [1×1 struct]
          Nonlearnables: [1×1 struct]
                  State: [1×1 struct]
          NumDimensions: [1×1 struct]
    NetworkFunctionName: 'alexnetFcn'

    params ONNXParameters объект, который содержит сетевые параметры. alexnetFcn функция модели, которая содержит сетевую архитектуру. importONNXFunction сохраняет alexnetFcn в текущей папке.

    Вычислите точность классификации предварительно обученной сети на новом наборе обучающих данных.

    accuracyBeforeTraining = getNetworkAccuracy(XTrain,YTrain,params);
fprintf('%.2f accuracy before transfer learning\n',accuracyBeforeTraining);
    0.01 accuracy before transfer learning

    Точность является очень низкой.

    Отобразите настраиваемые параметры сети. Эти параметры, например, веса (W) и смещение (B) из свертки и полносвязных слоев, обновляются сетью во время обучения. Параметры Nonlearnable остаются постоянными во время обучения.

    params.Learnables
    ans = struct with fields:
    data_Mean: [227×227×3 dlarray]
      conv1_W: [11×11×3×96 dlarray]
      conv1_B: [96×1 dlarray]
      conv2_W: [5×5×48×256 dlarray]
      conv2_B: [256×1 dlarray]
      conv3_W: [3×3×256×384 dlarray]
      conv3_B: [384×1 dlarray]
      conv4_W: [3×3×192×384 dlarray]
      conv4_B: [384×1 dlarray]
      conv5_W: [3×3×192×256 dlarray]
      conv5_B: [256×1 dlarray]
        fc6_W: [6×6×256×4096 dlarray]
        fc6_B: [4096×1 dlarray]
        fc7_W: [1×1×4096×4096 dlarray]
        fc7_B: [4096×1 dlarray]
        fc8_W: [1×1×4096×1000 dlarray]
        fc8_B: [1000×1 dlarray]

    Последние два настраиваемых параметра предварительно обученной сети сконфигурированы для 1 000 классов. Параметры fc8_W и fc8_B должен быть подстроен для новой проблемы классификации. Передайте параметры, чтобы классифицировать 5 классов путем инициализации их.

    params.Learnables.fc8_B = rand(5,1);
params.Learnables.fc8_W = rand(1,1,4096,5);

    Заморозьте все параметры сети, чтобы преобразовать их в nonlearnable параметры. Поскольку вы не должны вычислять градиенты блокированных слоев, замораживание весов многих начальных слоев может значительно ускорить сетевое обучение.

    params = freezeParameters(params,'all');

    Разморозьте последние два параметра сети, чтобы преобразовать их в настраиваемые параметры.

    params = unfreezeParameters(params,'fc8_W');
params = unfreezeParameters(params,'fc8_B');

    Теперь сеть готова к обучению. Инициализируйте график процесса обучения.

    plots = "training-progress";
if plots == "training-progress"
    figure
    lineLossTrain = animatedline;
    xlabel("Iteration")
    ylabel("Loss")
end

    Задайте опции обучения.

    velocity = [];
numEpochs = 5;
miniBatchSize = 16;
numObservations = size(YTrain,2);
numIterationsPerEpoch = floor(numObservations./miniBatchSize);
initialLearnRate = 0.01;
momentum = 0.9;
decay = 0.01;

    Обучите сеть.

    iteration = 0;
start = tic;
executionEnvironment = "cpu"; % Change to "gpu" to train on a GPU.

% Loop over epochs.
for epoch = 1:numEpochs
    
    % Shuffle data.
    idx = randperm(numObservations);
    XTrain = XTrain(:,:,:,idx);
    YTrain = YTrain(:,idx);
    
    % Loop over mini-batches.
    for i = 1:numIterationsPerEpoch
        iteration = iteration + 1;
        
        % Read mini-batch of data.
        idx = (i-1)*miniBatchSize+1:i*miniBatchSize;
        X = XTrain(:,:,:,idx);        
        Y = YTrain(:,idx);
        
        % If training on a GPU, then convert data to gpuArray.
        if (executionEnvironment == "auto" && canUseGPU) || executionEnvironment == "gpu"
            X = gpuArray(X);         
        end
        
        % Evaluate the model gradients and loss using dlfeval and the
        % modelGradients function.
        [gradients,loss,state] = dlfeval(@modelGradients,X,Y,params);
        params.State = state;
        
        % Determine learning rate for time-based decay learning rate schedule.
        learnRate = initialLearnRate/(1 + decay*iteration);
        
        % Update the network parameters using the SGDM optimizer.
        [params.Learnables,velocity] = sgdmupdate(params.Learnables,gradients,velocity);
        
        % Display the training progress.
        if plots == "training-progress"
            D = duration(0,0,toc(start),'Format','hh:mm:ss');
            addpoints(lineLossTrain,iteration,double(gather(extractdata(loss))))
            title("Epoch: " + epoch + ", Elapsed: " + string(D))
            drawnow
        end
    end
end

    Вычислите точность классификации сети после подстройки.

    accuracyAfterTraining = getNetworkAccuracy(XTrain,YTrain,params);
fprintf('%.2f accuracy after transfer learning\n',accuracyAfterTraining);
    0.99 accuracy after transfer learning

    Функции помощника

    Этот раздел предоставляет код функций помощника, используемых в этом примере.

    getNetworkAccuracy функция оценивает производительность сети путем вычисления точности классификации.

    function accuracy = getNetworkAccuracy(X,Y,onnxParams)

N = size(X,4);
Ypred = alexnetFcn(X,onnxParams,'Training',false);

[~,YIdx] = max(Y,[],1);
[~,YpredIdx] = max(Ypred,[],1);
numIncorrect = sum(abs(YIdx-YpredIdx) > 0);
accuracy = 1 - numIncorrect/N;

end

    modelGradients функция вычисляет потерю и градиенты.

    function [grad, loss, state] = modelGradients(X,Y,onnxParams)

[y,state] = alexnetFcn(X,onnxParams,'Training',true);
loss = crossentropy(y,Y,'DataFormat','CB');
grad = dlgradient(loss,onnxParams.Learnables);

end

    alexnetONNX функция генерирует модель ONNX alexnet сеть. Вам нужна Модель Deep Learning Toolbox для Сетевой поддержки AlexNet, чтобы получить доступ к этой модели.

    function alexnetONNX()
    
exportONNXNetwork(alexnet,'alexnet.onnx');

end

    Входные параметры

    свернуть все

    Сетевые параметры в виде ONNXParameters объект. params содержит сетевые параметры импортированной модели ONNX™.

    Имена параметров, чтобы заморозиться в виде 'all' или массив строк. Заморозьте все настраиваемые параметры установкой names к 'all'. Заморозьте k настраиваемые параметры путем определения названий параметра в 1 k массив строк names.

    Пример: 'all'

    Пример: ["gpu_0_sl_pred_b_0", "gpu_0_sl_pred_w_0"]

    Типы данных: char | string

    Выходные аргументы

    свернуть все

    Сетевые параметры, возвращенные как ONNXParameters объект. params содержит сетевые параметры, обновленные freezeParameters.

    Смотрите также

    | |

    Введенный в R2020b

    Документация Deep Learning Toolbox

    Поддержка

    Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте