src/caffe/layers/loss_layer.cu

   1 // Copyright 2013 Yangqing Jia
   2 #include <algorithm>
   3 #include <cmath>
   4 #include <cfloat>
   5
   6 #include "caffe/layer.hpp"
   7 #include "caffe/vision_layers.hpp"
   8 #include "caffe/util/math_functions.hpp"
   9
  10 using std::max;
  11
  12 namespace caffe {
  13
  14 template <typename Dtype>
  15 void MultinomialLogisticLossLayer<Dtype>::SetUp(
  16     const vector<Blob<Dtype>*>& bottom, vector<Blob<Dtype>*>* top) {
  17   CHECK_EQ(bottom.size(), 2) << "Loss Layer takes two blobs as input.";
  18   CHECK_EQ(top->size(), 0) << "Loss Layer takes no as output.";
  19   CHECK_EQ(bottom[0]->num(), bottom[1]->num())
  20       << "The data and label should have the same number.";
  21   CHECK_EQ(bottom[1]->channels(), 1);
  22   CHECK_EQ(bottom[1]->height(), 1);
  23   CHECK_EQ(bottom[1]->width(), 1);
  24 };
  25
  26
  27 template <typename Dtype>
  28 Dtype MultinomialLogisticLossLayer<Dtype>::Backward_cpu(const vector<Blob<Dtype>*>& top,
  29     const bool propagate_down,
  30     vector<Blob<Dtype>*>* bottom) {
  31   const Dtype* bottom_data = (*bottom)[0]->cpu_data();
  32   const Dtype* bottom_label = (*bottom)[1]->cpu_data();
  33   Dtype* bottom_diff = (*bottom)[0]->mutable_cpu_diff();
  34   int num = (*bottom)[0]->num();
  35   int dim = (*bottom)[0]->count() / (*bottom)[0]->num();
  36   memset(bottom_diff, 0, sizeof(Dtype) * (*bottom)[0]->count());
  37   Dtype loss = 0;
  38   const Dtype kLOG_THRESHOLD = 1e-8;
  39   for (int i = 0; i < num; ++i) {
  40     int label = static_cast<int>(bottom_label[i]);
  41     Dtype prob = max(bottom_data[i * dim + label], kLOG_THRESHOLD);
  42     loss -= log(prob);
  43     bottom_diff[i * dim + label] = - 1. / prob / num;
  44   }
  45   return loss / num;
  46 }
  47
  48 // TODO: implement the GPU version for multinomial loss
  49
  50 template <typename Dtype>
  51 void EuclideanLossLayer<Dtype>::SetUp(
  52   const vector<Blob<Dtype>*>& bottom, vector<Blob<Dtype>*>* top) {
  53   CHECK_EQ(bottom.size(), 2) << "Loss Layer takes two blobs as input.";
  54   CHECK_EQ(top->size(), 0) << "Loss Layer takes no as output.";
  55   CHECK_EQ(bottom[0]->num(), bottom[1]->num())
  56       << "The data and label should have the same number.";
  57   CHECK_EQ(bottom[0]->channels(), bottom[1]->channels());
  58   CHECK_EQ(bottom[0]->height(), bottom[1]->height());
  59   CHECK_EQ(bottom[0]->width(), bottom[1]->width());
  60   difference_.Reshape(bottom[0]->num(), bottom[0]->channels(),
  61       bottom[0]->height(), bottom[0]->width());
  62 }
  63
  64 template <typename Dtype>
  65 Dtype EuclideanLossLayer<Dtype>::Backward_cpu(const vector<Blob<Dtype>*>& top,
  66     const bool propagate_down, vector<Blob<Dtype>*>* bottom) {
  67   int count = (*bottom)[0]->count();
  68   int num = (*bottom)[0]->num();
  69   caffe_sub(count, (*bottom)[0]->cpu_data(), (*bottom)[1]->cpu_data(),
  70       difference_.mutable_cpu_data());
  71   Dtype loss = caffe_cpu_dot(
  72       count, difference_.cpu_data(), difference_.cpu_data()) / num / Dtype(2);
  73   // Compute the gradient
  74   caffe_axpby(count, Dtype(1) / num, difference_.cpu_data(), Dtype(0),
  75       (*bottom)[0]->mutable_cpu_diff());
  76   return loss;
  77 }
  78
  79 template <typename Dtype>
  80 void AccuracyLayer<Dtype>::SetUp(
  81   const vector<Blob<Dtype>*>& bottom, vector<Blob<Dtype>*>* top) {
  82   CHECK_EQ(bottom.size(), 2) << "Accuracy Layer takes two blobs as input.";
  83   CHECK_EQ(top->size(), 1) << "Accuracy Layer takes 1 output.";
  84   CHECK_EQ(bottom[0]->num(), bottom[1]->num())
  85       << "The data and label should have the same number.";
  86   CHECK_EQ(bottom[1]->channels(), 1);
  87   CHECK_EQ(bottom[1]->height(), 1);
  88   CHECK_EQ(bottom[1]->width(), 1);
  89   (*top)[0]->Reshape(1, 1, 1, 1);
  90 }
  91
  92 template <typename Dtype>
  93 void AccuracyLayer<Dtype>::Forward_cpu(const vector<Blob<Dtype>*>& bottom,
  94     vector<Blob<Dtype>*>* top) {
  95   Dtype accuracy = 0;
  96   const Dtype* bottom_data = bottom[0]->cpu_data();
  97   const Dtype* bottom_label = bottom[1]->cpu_data();
  98   int num = bottom[0]->num();
  99   int dim = bottom[0]->count() / bottom[0]->num();
 100   for (int i = 0; i < num; ++i) {
 101     Dtype maxval = -FLT_MAX;
 102     int max_id = 0;
 103     for (int j = 0; j < dim; ++j) {
 104       if (bottom_data[i * dim + j] > maxval) {
 105         maxval = bottom_data[i * dim + j];
 106         max_id = j;
 107       }
 108     }
 109     if (max_id == (int)bottom_label[i]) {
 110       ++accuracy;
 111     }
 112   }
 113   accuracy /= num;
 114   // LOG(INFO) << "Accuracy: " << accuracy;
 115   (*top)[0]->mutable_cpu_data()[0] = accuracy;
 116 }
 117
 118 INSTANTIATE_CLASS(MultinomialLogisticLossLayer);
 119 INSTANTIATE_CLASS(EuclideanLossLayer);
 120 INSTANTIATE_CLASS(AccuracyLayer);
 121
 122 }  // namespace caffe