В Генеративно состязательных нейронных сетях, как и в принцепе в нейронных сетях, я новичок поэтому не сильно могу понять в чем именно проблемма моей генеративной сети. В качестве датасета используются изображения (рисунки) художников сжатые до размера 128х128 пискселей (около 2000 изображений). Вот пример кода:
#Загрузка датасета
from tensorflow.python.ops.numpy_ops import np_config
np_config.enable_numpy_behavior()
physical_devices = tf.config.list_physical_devices("GPU")
tf.config.experimental.set_memory_growth(physical_devices[0], True)
dataset = keras.preprocessing.image_dataset_from_directory(directory=path,
label_mode=None, color_mode='rgb', image_size=(128,128),
shuffle=True, batch_size=128).map(lambda x: (x.astype('float32') - 127.5) / 127.5)
Я пытался увеличивать количество признаков в дискриминаторе и генераторе но таже проблема с отсутствием гредиента возникает спустя тех же 40 эпох
#Модель Дискриминатора и Генератора
discriminator = keras.Sequential(
[
keras.Input(shape=(128,128,3)),
layers.Conv2D(128, 3, strides=(2, 2), padding='same'),
layers.BatchNormalization(momentum=0.8),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.25),
layers.Conv2D(256, 3, strides=(2, 2), padding='same', use_bias=False),
layers.BatchNormalization(momentum=0.8),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.25),
layers.Conv2D(256, 3, strides=(2, 2), padding='same', use_bias=False),
layers.BatchNormalization(momentum=0.8),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.25),
layers.Conv2D(256, 3, strides=(2, 2), padding='same', use_bias=False),
layers.BatchNormalization(momentum=0.8),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.25),
layers.Conv2D(512, 3, strides=(2, 2), padding='same', use_bias=False),
layers.BatchNormalization(momentum=0.8),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.25),
layers.Conv2D(512, 3, strides=(2, 2), padding='same', use_bias=False),
layers.BatchNormalization(momentum=0.8),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Flatten(),
layers.Dropout(0.25),
layers.Dense(1 ,activation="sigmoid"),
]
)
discriminator.summary()
latent_dim = 128
generator = keras.Sequential(
[
layers.Input(shape=(latent_dim,)),
layers.Dense(4*4*1024),
layers.Reshape((4, 4, 1024)),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.5),
layers.Conv2DTranspose(512, 4, strides = (2,2), padding = 'same', use_bias=False),
layers.BatchNormalization(),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.5),
layers.Conv2DTranspose(512, 4, strides = (2,2), padding = 'same', use_bias=False),
layers.BatchNormalization(),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.5),
layers.Conv2DTranspose(512, 4, strides = (2,2), padding = 'same', use_bias=False),
layers.BatchNormalization(),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.5),
layers.Conv2DTranspose(512, 4, strides = (2,2), padding = 'same', use_bias=False),
layers.BatchNormalization(),
layers.LeakyReLU(alpha=0.2),
layers.Dropout(0.5),
layers.Conv2DTranspose(3, 4, strides = (2,2), padding = 'same', use_bias=False),
]
)
generator.summary()
def config_performance(ds):
ds = ds.cache()
ds = ds.shuffle(buffer_size=10000)
ds = ds.prefetch(buffer_size=tf.data.AUTOTUNE)
return ds
dataset = config_performance(dataset)
В генераторе на выходном слоя я не использую активацию "tanh" т.к моя модель перестает генерировать изображения
#Оптимизаторы и сама архитектура модели
opt_gen = keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.0002, beta_1=0.5)
opt_disc = keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.0002, beta_1=0.5)
loss_fn = keras.losses.BinaryCrossentropy()
EPOCH = 200
try:
for epoch in range(EPOCH):
for idx, real in enumerate(tqdm(dataset)):
batch_size = real.shape[0]
random_latent_vectors = tf.random.normal(shape=(batch_size, latent_dim))
fake = generator(random_latent_vectors)
if epoch % 5 == 0:
if idx % 300 == 0:
plt.figure(figsize=(6,6))
SAVE = f"gen/generated_img{epoch}_{idx}_.png"
img = tf.keras.preprocessing.image.array_to_img(fake[0])
img.save(SAVE)
imgi = mpimg.imread(f"gen/generated_img{epoch}_{idx}_.png")
imgplot = plt.imshow(imgi)
plt.axis('off')
plt.show()
### Train Discriminator: max log(D(x)) + log(1 - D(G(z))
with tf.GradientTape() as disc_tape:
loss_disc_real = loss_fn(tf.ones((batch_size, 1)), discriminator(real))
loss_disc_fake = loss_fn(tf.zeros(batch_size, 1), discriminator(fake))
loss_disc = (loss_disc_real + loss_disc_fake)/2
grads = disc_tape.gradient(loss_disc, discriminator.trainable_weights)
opt_disc.apply_gradients(zip(grads, discriminator.trainable_weights))
### Train Generator min log(1 - D(G(z)) <-> max log(D(G(z))
with tf.GradientTape() as gen_tape:
fake = generator(random_latent_vectors)
output = discriminator(fake)
loss_gen = loss_fn(tf.ones(batch_size, 1), output)
grads = gen_tape.gradient(loss_gen, generator.trainable_weights)
opt_gen.apply_gradients(zip(grads, generator.trainable_weights))
print(f"EPOCH {epoch + 1},\n{loss_disc_fake} - {loss_disc}")
EPOCH 38,
15.33323860168457 - 7.666619777679443
EPOCH 39,
15.33623860141237 - 7.667619777233233
EPOCH 40,
15.33323860168457 - 7.666619777679443
Обучая модель при достижении 40 и больше эпох потери генератора становятся 7.8-15 и дальше в течении остального времени показания ни как не меняются, изображения так же не генерируются.
При использовании только 100 изображений из всего датасета таких проблем не возникает.
learning_rate
не слишком маленькая сразу прямо?