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常见的损失函数在孪生神经网络中的应用

来源:网易伏羲

时间:2024-01-26 17:45:54 398浏览 收藏

最近发现不少小伙伴都对科技周边很感兴趣,所以今天继续给大家介绍科技周边相关的知识,本文《常见的损失函数在孪生神经网络中的应用》主要内容涉及到等等知识点,希望能帮到你!当然如果阅读本文时存在不同想法,可以在评论中表达,但是请勿使用过激的措辞~

孪生神经网络常用损失函数

孪生神经网络是一种双支路结构的神经网络,常用于相似度度量、分类和检索任务。这种网络的两个支路具有相同的结构和参数。输入分别经过两个支路后,通过相似度度量层(如欧式距离、曼哈顿距离等)进行相似度计算。在训练过程中,通常使用对比损失函数或三元组损失函数。

对比损失函数是针对孪生神经网络的二元分类损失函数,旨在最大限度地将同类样本的相似度调整为接近1,将不同类样本的相似度调整为接近0。其数学表达式如下:

L_{con}(y,d)=y\cdot d^2+(1-y)\cdot\max(m-d,0)^2

该损失函数用来衡量两个样本之间的相似度,并根据样本的类别进行优化。其中,y表示样本是否属于同一类别,d表示两个样本的相似度,m表示一个预设的边界值。 当y=1时,损失函数的目标是使得d尽可能小,即使两个同类别的样本更加相似。此时,损失函数的值可以通过d的平方来表示,即损失函数的值为d^2。 当y=0时,损失函数的目标是使得d大于m,即使两个不同类别的样本尽可能地不相似。此时,当d小于m时,损失函数的值为d^2,表示样本之间的相似度;当d大于m时,损失函数的值为0,表示样本之间的相似度已经超过了预设的边界值m,不再计算损失

三元组损失函数是一种用于孪生神经网络的损失函数,旨在通过最小化同类样本之间的距离,并最大化不同类样本之间的距离。这种函数的数学表达式如下:

L_{tri}(a,p,n)=\max(|f(a)-f(p)|^2-|f(a)-f(n)|^2+margin,0)

其中,a表示锚点样本,p表示同类样本,n表示不同类样本,f表示孪生神经网络的特征提取层,|\cdot|表示欧式距离,margin表示一个预设的边界值。损失函数的目标是使得同类样本的距离尽可能小,不同类样本的距离尽可能大,并且大于margin。当同类样本的距离小于不同类样本的距离减去margin时,损失函数的值为0;当同类样本的距离大于不同类样本的距离减去margin时,损失函数的值为两个距离的差值。

对比损失函数和三元组损失函数都是常用的孪生神经网络损失函数,其目标是使得相同类别的样本在特征空间中尽可能靠近,不同类别的样本在特征空间中尽可能远离。在实际应用中,可以根据具体任务和数据集的情况选择合适的损失函数,并结合其他技术(如数据增强、正则化等)进行模型优化。

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