浅谈keras使用中val_acc和acc值不同步的思考

在一个比较好的数据集中，比如在分辨不同文字的任务中，一下是几个样本

使用VGG19，vol_acc和acc基本是同步保持增长的，比如

40/40 [==============================] - 23s 579ms/step - loss: 1.3896 - acc: 0.95 - val_loss: 1.3876 - val_acc: 0.95
Epoch 13/15
40/40 [==============================] - 23s 579ms/step - loss: 1.3829 - acc: 0.96 - val_loss: 1.3964 - val_acc: 0.96
Epoch 14/15
40/40 [==============================] - 23s 580ms/step - loss: 1.3844 - acc: 0.97 - val_loss: 1.3892 - val_acc: 0.97
Epoch 15/15
40/40 [==============================] - 24s 591ms/step - loss: 1.3833 - acc: 0.98 - val_loss: 1.4145 - val_acc: 0.98

这表明训练集和测试集同分布，在训练集中学习的特征确实可以应用到测试集中，这是最好的情况。

通过观察热力图也可以看到，最热的地方集中在特征上。比如在分辨不同的文字。

但很多时候，自己建立的数据集并不完美，或者可能不同类的特征分辨并不明显，这时候用cnn强行进行分类就会出现很多奇葩的情况。

考虑一种极端的情况，比如有四个类，而四个类都是同样的简单图形

那么在学习过程中，会出现如下特征的acc和vol_acc

40/40 [==============================] - 23s 579ms/step - loss: 1.3896 - acc: 0.2547 - val_loss: 1.3876 - val_acc: 0.2500
Epoch 13/15
40/40 [==============================] - 23s 579ms/step - loss: 1.3829 - acc: 0.2844 - val_loss: 1.3964 - val_acc: 0.2281
Epoch 14/15
40/40 [==============================] - 23s 580ms/step - loss: 1.3844 - acc: 0.2922 - val_loss: 1.3892 - val_acc: 0.2469
Epoch 15/15
40/40 [==============================] - 24s 591ms/step - loss: 1.3833 - acc: 0.2578 - val_loss: 1.4145 - val_acc: 0.2500

从热力图上看

可以看到因为没有什么特征，所有热力图分布也没有规律，可以说网络什么都没学到。

那么考虑中间的情况，比如很相似的类学习会怎么样？比如不同年份的硬币

40/40 [==============================] - 25s 614ms/step - loss: 0.0967 - acc: 0.9891 - val_loss: 0.3692 - val_acc: 0.8313
40/40 [==============================] - 23s 580ms/step - loss: 0.0476 - acc: 0.9953 - val_loss: 0.3994 - val_acc: 0.7906
40/40 [==============================] - 23s 578ms/step - loss: 0.0237 - acc: 0.9984 - val_loss: 0.5067 - val_acc: 0.7344
40/40 [==============================] - 23s 579ms/step - loss: 0.0184 - acc: 1.0000 - val_loss: 0.5192 - val_acc: 0.7531
40/40 [==============================] - 23s 582ms/step - loss: 0.0286 - acc: 0.9953 - val_loss: 0.9653 - val_acc: 0.6344
40/40 [==============================] - 23s 584ms/step - loss: 0.0138 - acc: 1.0000 - val_loss: 0.4780 - val_acc: 0.7688
40/40 [==============================] - 23s 583ms/step - loss: 0.0115 - acc: 0.9984 - val_loss: 0.5485 - val_acc: 0.7438
40/40 [==============================] - 23s 581ms/step - loss: 0.0096 - acc: 1.0000 - val_loss: 0.5658 - val_acc: 0.7406
40/40 [==============================] - 23s 578ms/step - loss: 0.0046 - acc: 1.0000 - val_loss: 0.5070 - val_acc: 0.7562

可以看到，虽然网络有一定分辨力，但是学习的特征位置并不对，这可能是网络的分辨力有限，或者数据集过小导致的，具体怎么解决还没有想清楚？？可以看到，可以看到除非完全没有特征，否则train acc一定能到100％，但是这个是事没有意义的，这就是过拟合。

一开始同步增长，是在学习特征，后来volacc和acc开始有差异，就是过拟合

这可能是训练集过小导致的，如果图片中只有年份呢？

acc = 0.85,vol_acc=0.85
acc = 0.90,vol_acc=0.90  
acc = 0.92,vol_acc=0.92  
acc = 0.94,vol_acc=0.92

可以看到，还是能正确分类的，之所以硬币不能正确分类，是因为训练数据集过小，其他特征掩盖了年份的特征，只要增大数据量就行了。

另外。还有几点训练技巧：

1、拓展函数不要怕极端，极端的拓展函数有利于学到目标真正的特征。

2、使用灰度图作为训练集？如果以纹理为主，使用灰度图，灰度图能增强网络的鲁棒性，因为可以减少光照的影响，但是会损失颜色信息，可以用结果看看到底该使用哪种图？

3、使用小的分辨率图片可能错过某些特征，尤其是在小数据集的时候，所以可能的话使用大数据集，或者提高分辨率，根据使用者的目标。

来源：https://blog.csdn.net/weixin_42769131/article/details/90708113