deepepochs 0.4.0

An easy-to-use tool for training Pytorch deep learning models

DeepEpochs

Pytorch深度学习模型训练工具。

安装

pip install deepepochs

使用

数据要求

• 训练集、验证集和测试集是torch.utils.data.Dataloader对象
• Dataloaer中每个mini-batch数据是一个tuple或list，其中最后一个是标签
  • 如果数据不包含标签，则请将最后一项置为None

指标计算

• 每个指标是一个函数
  • 它有两个参数，分别为模型的预测结果和标签
  • 返回值为当前mini-batch上的指标值

常规训练流程应用示例

from deepepochs import Trainer, CheckCallback, rename, EpochTask, LogCallback
import torch
from torch import nn
from torch.nn import functional as F
from torchvision.datasets import MNIST
from torchvision import transforms
from torch.utils.data import DataLoader, random_split
from torchmetrics import functional as MF

# datasets
data_dir = './dataset'
transform = transforms.Compose([transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.1307,), (0.3081,))])
mnist_full = MNIST(data_dir, train=True, transform=transform, download=True)
train_ds, val_ds, _ = random_split(mnist_full, [5000, 5000, 50000])
test_ds = MNIST(data_dir, train=False, transform=transform, download=True)

# dataloaders
train_dl = DataLoader(train_ds, batch_size=32)
val_dl = DataLoader(val_ds, batch_size=32)
test_dl = DataLoader(test_ds, batch_size=32)

# pytorch model
channels, width, height = (1, 28, 28)
model = nn.Sequential(
    nn.Flatten(),
    nn.Linear(channels * width * height, 64),
    nn.ReLU(),
    nn.Dropout(0.1),
    nn.Linear(64, 64),
    nn.ReLU(),
    nn.Dropout(0.1),
    nn.Linear(64, 10)
)

def acc(preds, targets):
    return MF.accuracy(preds, targets, task='multiclass', num_classes=10)

@rename('')
def multi_metrics(preds, targets):
    return {
        'p': MF.precision(preds, targets, task='multiclass', num_classes=10),
        'r': MF.recall(preds, targets, task='multiclass', num_classes=10)
        }


checker = CheckCallback('loss', on_stage='val', mode='min', patience=2)
opt = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=2e-4)

trainer = Trainer(model, F.cross_entropy, opt=opt, epochs=5, callbacks=checker, metrics=[acc])

# 应用示例1：
progress = trainer.fit(train_dl, val_dl, metrics=[multi_metrics])
test_rst = trainer.test(test_dl)

# 应用示例2：
# t1 = EpochTask(train_dl, metrics=[acc])
# t2 = EpochTask(val_dl, metrics=[multi_metrics], do_loss=True)
# progress = trainer.fit(train_tasks=t1, val_tasks=t2)
# test_rst = trainer.test(tasks=t2)

# 应用示例3：
# t1 = EpochTask(train_dl, metrics=[acc])
# t2 = EpochTask(val_dl, metrics=[acc, multi_metrics], do_loss=True)
# progress = trainer.fit(train_dl, val_tasks=[t1, t2])
# test_rst = trainer.test(tasks=[t1, t2])

非常规训练流程

• 方法1:
  • 第1步：继承deepepochs.Callback类，定制满足需要的Callback
  • 第2步：使用deepepochs.Trainer训练模型，将定制的Callback对象作为Trainer的callbacks参数
• 方法2:
  • 第1步：继承deepepochs.TrainerBase类，定制满足需要的Trainer，实现step、train_step、val_step、test_step或evaluate_step方法
    • 这些方法有三个参数
      • batch_x： 一个mini-batch的模型输入数据
      • batch_y： 一个mini-batch的标签
      • **step_args：可变参数字典，包含do_loss、metrics等参数
    • 返回值为字典
      • key：指标名称
      • value：DeepEpochs.PatchBase子类对象，可用的Patch有
        • ValuePatch： 根据每个batch指标均值（提前计算好）和batch_size，累积计算Epoch指标均值
        • TensorPatch： 保存每个batch模型预测输出及标签，根据指定指标函数累积计算Epoch指标均值
        • MeanPatch： 保存每个batch指标均值，根据指定指标函数累积计算Epoch指标均值
        • ConfusionPatch：累积计算基于混淆矩阵的指标
        • 也可以继承PatchBase定义新的Patch（存在复杂指标运算的情况下）
          • PatchBase.add方法
          • PatchBase.forward方法
  • 第2步：调用定制Trainer训练模型。
• 方法3:
  • 第1步：继承deepepochs.EpochTask类，在其中定义step、train_step、val_step、test_step或evaluate_step方法
    • 它们的定义方式与Trainer中的*step方法相同
    • step方法优先级最高，即可用于训练也可用于验证和测试（定义了step方法，其他方法就会失效）
    • val_step、test_step优先级高于evaluate_step方法
    • EpochTask中的*_step方法优先级高于Trainer中的*_step方法
  • 第2步：使用新的EpochTask任务进行训练
    • 将EpochTask对象作为Trainer.fit中train_tasks和val_tasks的参数值，或者Trainer.test方法中tasks的参数值

数据流图