keras如何编写自定义的层

有时keras内置的层无法满足自己的要求时,就需要自己编写,比如自定义一个损失函数

1. 自定义层的框架结构

Keras2的层应该具有的框架结构,要定制自己的层,你需要实现下面三个方法:

  • build(input_shape):这是定义权重的方法,可训练的权应该在这里被加入列表`self.trainable_weights中。其他的属性还包括self.non_trainabe_weights(列表)和self.updates(需要更新的形如(tensor, new_tensor)的tuple的列表)。

  • call(x):这是定义层功能的方法,除非你希望你写的层支持masking,否则你只需要关心call的第一个参数:输入张量

  • compute_output_shape(input_shape):如果你的层修改了输入数据的shape,你应该在这里指定shape变化的方法,这个函数使得Keras可以做自动shape推断

 

2. 自定义层的实例

1. 自定义层(功能:矩阵乘积)

from keras import backend as K
from keras.engine.topology import Layer
import numpy as np

class MyLayer(Layer):

    def __init__(self, output_dim, **kwargs):
        self.output_dim = output_dim
        #继承Layer类的__init__方法
        super(MyLayer, self).__init__(**kwargs)

    def build(self, input_shape):
        # Create a trainable weight variable for this layer.
        self.kernel = self.add_weight(name='kernel', 
                                      shape=(input_shape[1], self.output_dim),
                                      initializer='uniform',
                                      trainable=True)
        super(MyLayer, self).build(input_shape)  # Be sure to call this somewhere!

    def call(self, x):
        return K.dot(x, self.kernel)

    def compute_output_shape(self, input_shape):
        return (input_shape[0], self.output_dim)

2. 自定义损失函数(人脸识别中的TripletLoss)

class TripletLossLayer(Layer):
    def __init__(self, alpha, **kwargs):
        self.alpha = alpha
        super(TripletLossLayer, self).__init__(**kwargs)
    
    def triplet_loss(self, inputs):
        a, p, n = inputs
        p_dist = K.sum(K.square(a-p), axis=-1)
        n_dist = K.sum(K.square(a-n), axis=-1)
        return K.sum(K.maximum(p_dist - n_dist + self.alpha, 0), axis=0)
    
    def call(self, inputs):
        loss = self.triplet_loss(inputs)
        self.add_loss(loss)
        return loss

参考keras中文文档

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