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如何改进自定义视觉模型

项目
09/03/2024

本指南介绍如何提高自定义视觉模型的质量。分类器或对象检测器的质量取决于提供的已标记数据的数量、质量和种类，以及整个数据集的平衡程度。一个好的模型具有平衡的训练数据集，该数据集是将提交到模型的代表数据集。此类模型的生成过程是迭代性的；通常需要进行几轮训练才能达到预期效果。

下面是帮助训练更准确模型的通用模式：

第一轮定型
添加更多的图像并平衡数据；重新训练
添加具有不同背景、照明、对象大小、相机角度和样式的图像；重新训练
使用新图像来测试预测
根据预测结果修改现有的训练数据

防止过度拟合

有时，模型将会根据图像中共有的任意特征来学习预测。例如，创建苹果与柑橘的分类器时，如果使用了手中的苹果和白盘中的柑橘的图像，则分类器可能会过分注重于手与白盘，而不是苹果与柑橘。

要解决此问题，请提供具有不同角度、背景、对象大小、组和其他变化的图像。下面的部分展开说明了这些概念。

数据数量

训练图像的数量是数据集最重要的因素。我们建议一开始为每个标签至少使用 50 个图像。使用更少的图像时，过度拟合的风险会提高，同时，性能数字可能会指出质量良好，但模型可能很难处理实际数据。

数据平衡

考虑训练数据的相对数量也很重要。例如，对两个不同的标签分别使用 50 和 500 个图像会使训练数据集不平衡。这使得模型对其中一个标签的预测准确度高于另一个标签。如果在图像最少的标签与图像最多的标签之间至少保持 1:2 的比例，则可能会看到更好的结果。例如，如果图像最多的标签有 500 个图像，则图像最少的标签应该至少有 250 个图像用于训练。

数据多样性

请务必使用在正常使用期间提交到分类器的代表性图像。否则，模型可能会根据图像中共有的任意特征来学习预测。例如，创建苹果与柑橘的分类器时，如果使用了手中的苹果和白盘中的柑橘的图像，则分类器可能会过分注重于手与白盘，而不是苹果与柑橘。

意外匹配的水果照片。

若要更正此问题，请包含多样化的图像，以确保模型能够适当通用化。以下是可使定型集更加多样化的一些方法：

背景：在不同背景的前面提供对象的图像。自然场景中的照片比中性背景前的照片更好，因为前者为分类器提供了更多信息。
照明：提供不同照明下的图像（即在闪光、高曝光等设置下拍摄），尤其是在用于预测的图像具有不同照明的情况下。使用不同饱和度、色调和亮度的图像也很有帮助。
对象大小：提供具有不同大小和数量的对象的图像（例如，几串香蕉的照片和一根香蕉的特写照片）。不同的大小有助于分类器涵盖所有方面。
照相机角度：提供以不同照相机角度拍摄的图像。或者，如果必须使用固定相机（例如监控摄像头）拍摄所有照片，请确保为每个定期出现的对象分配不同的标签，以避免过度拟合，即将不相关的对象（例如灯柱）解释为关键特征。
样式：提供类相同、样式不同的图像（例如，不同品种的同一种水果）。但是，如果对象的样式有很大的差异（例如，“米老鼠”与现实的老鼠），我们建议将它们标记为单独的类，以更好地表示其独特特征。

负片图像（仅限分类器）

如果在使用图像分类器，则可能需要添加负示例来使分类器更准确。负样本是与任何其他标记不匹配的图像。上传这些图像时，请向其添加特殊的负标签。

对象检测器会自动处理负示例，因为绘制的边框之外的任何图像区域都被视为负片。

注意

自定义视觉服务支持某些自动负片图像处理。例如，如果要生成葡萄与香蕉的分类器并提交一张鞋子图像用于预测，则分类器对于该图像的葡萄与香蕉评分均应接近 0%。

另一方面，如果负片图像仅仅是定型中使用的图像的变量，由于相似性很大，模型很可能将负片图像分类为标记类。例如，如果具有一个橙子与葡萄柚分类器，并且输入克莱门氏小柑橘的图像，则它可能将克莱门氏小柑橘分类为橙子，因为克莱门氏的许多特征类似于橙子。如果负片图像具有这种性质，建议在训练期间创建一个或多个单独的标签（例如，“其他”）并使用此标签标记负片图像，使模型更好地区分这些类。

遮蔽和截断（仅限对象检查器）

如果希望对象探测器检测到截断的对象（对象已部分地从图像中剪掉）或遮蔽的对象（对象被图像中的另一个对象部分阻挡），则需要包括涵盖这些情况的训练图像。

注意

其他对象遮蔽的对象的问题不会与重叠阈值（用于对模型性能进行评级的参数）混淆。自定义视觉网站上的“重叠阈值”滑块用于处理预测的边框必须与真正边框重叠多少，才能视为正确。

使用预测图像进一步训练

通过将图像提交到预测终结点来使用或测试模型时，自定义视觉服务会存储这些图像。然后，你可以使用这些图像来改进模型。

若要查看提交到模型的图像，请打开自定义视觉网页，转到相应项目，然后选择“预测”选项卡。默认视图显示当前迭代的图像。可使用“迭代”下拉菜单查看先前迭代期间提交的图像。
将鼠标悬停在图像上可查看模型预测的标记。图像将会排序，能够为模型带来最大改善的图像列在顶部。若要使用不同的排序方法，请在“排序”部分做出选择。

若要将某个图像添加到现有训练数据，请选择该图像，设置正确的标记，然后选择“保存并关闭”。该图像将从“预测”中删除，并添加到训练图像集。可选择“定型图像”选项卡查看该图像。
然后使用“训练”按钮重新训练模型。