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【答疑】深度学习模型训练中的batch_size, batch和epoch概念与关系详解

【答疑】深度学习模型训练中的batch_size, batch和epoch概念与关系详解 阿旭算法与机器学习
2025-07-02
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导读:【答疑】深度学习模型训练中的batch_size, batch和epoch概念与关系详解

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小伙伴们好,我是阿旭。专注于人工智能、AIGC、python、深度学习相关分享研究。欢迎共同学习交流!

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AI用系统战项目

1.人脸识别与管理系统 2.车牌识别与管理系统
3.手势识别系统 4.人脸面部活体检测
5.YOLOv8自动标注 6.人脸表情识别系统
7.行人跌倒检测系统 8.PCB板缺陷检测
9.安全帽检测系统 10.生活垃圾分类检测
11.火焰烟雾检测系统 12.路面坑洞检测系统
13.钢材表面缺陷检测 14.102种犬类检测系统
15.面部口罩检测系统 16.西红柿成熟度检测
17.血细胞检测计数 18.舰船分类检测系统
19.吸烟行为检测 20.水稻害虫检测识别
21.车辆行人检测计数 22.小麦害虫检测识别
23.玉米害虫检测识别 24.200种鸟类检测识别
25.交通标志检测识别 26.苹果病害识别
27.肺炎诊断系统‍‍ 28.100种中草药识别
29.102种花卉识别 30.100种蝴蝶识别
31.车辆行人追踪系统 32.水稻病害识别
33.车牌检测识别系统 34.草莓病害检测分割
35.复杂环境船舶检测 36.裂缝检测分析系统
37.田间杂草检测系统 38.葡萄病害识别
39.路面坑洞检测分割 40.遥感地面物体检测
41.无人机视角检测 42.木薯病害识别预防
43.野火烟雾检测 44.脑肿瘤检测‍‍
45.玉米病害检测 46.橙子病害识别
47.车辆追踪计数 48.行人追踪计数
49.反光衣检测预警 50.人员闯入报警
51.高密度人脸检测 52.肾结石检测
53.水果检测识别 54.蔬菜检测识别
55.水果质量检测 56.非机动车头盔检测
57.螺栓螺母检测
58.焊缝缺陷检测
59.金属品瑕疵检测 60.链条缺陷检测
61.条形码检测识别 62.交通信号灯检测
63.草莓成熟度检测 64.水下海生物检测
65.交通事故检测 66.安检危险品检测
67.农作物检测识别 68.危险驾驶行为检测
69.维修工具检测 70.建筑墙面损伤检测
71.煤矿传送带异物检测 72.老鼠智能检测
73.水面垃圾检测 74.遥感视角船只检测
75.胃肠道息肉检测 76.心脏间隔壁分割
77.半导体芯片缺陷检测
78.视网膜疾病诊断
79.运动鞋品牌识别
80.X光骨折检测
81.遥感视角农田分割
82.电瓶车进电梯检测
83.遥感视角房屋分割
84.CT肺结节检测
85.舌苔舌象检测诊断
86.蛀牙检测识别

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定义

在深度学习中,batchbatch_size和 epoch 是训练过程中的核心概念,其中文专业术语及详细解释如下:

1. Batch Size

  • 中文术语批次大小批量大小
  • 定义:每个批次中包含的样本数量,是训练前需设定的超参数。
  • 选择依据
    • 大批次(如256):梯度估计更准确,但可能陷入局部最优。
    • 小批次(如16):训练随机性高,可能提升泛化能力,但收敛慢。
    • 硬件限制:GPU内存较小需选择较小的batch_size(如32)。
    • 性能权衡
  • 常见值:通常为2的幂次(如32、64),以优化硬件计算效率。

2. Batch(批次)

  • 中文术语批次
  • 定义:指数据集中数据集大小除以Batch Size。通过将数据集划分为多个批次,可以实现高效的内存利用和并行计算。
  • 作用
    • 计算效率:利用GPU的并行计算能力,加速训练过程。
    • 梯度稳定性:多个样本的平均梯度比单样本梯度更稳定,减少训练震荡。
  • 示例:若数据集有1000个样本,batch_size=100,则共有10个批次。

3. Epoch(周期)

  • 中文术语周期轮次
  • 定义:模型完整遍历整个训练数据集一次的过程,为1个epoch。通常我们需要训练多个Epoch来使模型达到收敛。
  • 作用
    • 训练进度衡量:例如10个epoch表示数据集被训练10轮。
    • 学习率调整:通常随epoch增加动态调整学习率以优化收敛。
  • 计算关系
    • 若数据集有1000样本,batch_size=100,则1个epoch需10次迭代。

三者的关系与训练流程

  1. 数据划分:数据集 → 多个epoch → 每个epoch划分为多个batch。
  2. 参数更新每个batch计算一次梯度并更新模型参数,完成所有batch即结束一个epoch。
  3. 示例
    • 数据集:60000样本,batch_size=1000 → 每个epoch包含60次迭代,10个epoch共600次迭代。

常见问题

批次如何计算以及权重

如果我们有一个包含1000张图像的图像数据集,在情况1中:假设批量大小为10,在另一种情况下批量大小为100,它们对模型训练的影响是什么,权重会在每个批次或每个epoch后更新吗?

一个包含1000张图片的数据集:

案例 1: 批量为 10

每个epoch的批次数量: 1000/10 = 100 个批次。权重更新:模型的权重将在每个批次后更新。 这意味着在一个 epoch 内,权重将被调整 100 次。

案例 2: 批量为 100

每个时期的批次数量: 1000/100 = 10 个批次。权重更新:模型的权重将在每批处理后更新。 在这种情况下,每个 epoch 将有 10 个权重更新。

特征
批量大小10
批量大小100
每个epoch的批次数量
100
10
权重更新
在100个批次中的每一个之后
在10个批次中的每一个之后
更新频率
训练噪声
更高
更低
收敛速度
初始可能更快
初始可能更慢
泛化能力
可能更好
可能更差
每个epoch的计算成本
更高
更低

概念说明

模型训练: 在 一个epoch 期间,模型批量处理训练数据。在每个批次之后,模型计算该批次的损失,并使用它通过反向传播和优化算法(如 Adam 或 SGD)更新模型的权重。

Epoch 结束: 一旦模型处理完训练数据集中的所有批次,则表示一个 epoch 就完成了,通常模型会训练多个epoch。

模型验证(在epoch之后): 通常在一个epoch训练完成之后,会在验证数据集上进行模型评估验证,以查看模型的性能收敛情况。

下一个 Epoch 的开始: 如果继续训练,模型将在下一个 epoch 中再次遍历训练数据集。 下一个 epoch 中的权重更新将基于在该新 epoch 的训练批次上计算的损失,而不是来自前一个 epoch 的验证步骤的损失。

总结

  1. 模型权重的更新是在每个batch之后,而不是每个epoch之后;
  2. 批次大小batch_size决定在一个epoch中,权重的更新次数,batch_size越大,权重更新次数越少;
  3. 一般情况下,batch_size越大,模型收敛速度越快。
在这里插入图片描述

好了,这篇文章就介绍到这里,喜欢的小伙伴感谢给点个赞和关注,更多精彩内容持续更新~~

   

end



python

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专注于计算机视觉,AI等技术研究。目标检测,图像分类,图像分割,目标跟踪等项目都可做,咨询加微A_XU_AI
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