一、模型集成方法
在机器学习中的集成学习可以在一定程度上提高预测精度，常见的集成学习方法有Stacking、Bagging和Boosting，同时这些集成学习方法与具体验证集划分联系紧密。
常用模型集成方法如bagging、boosting和stacking介绍请参考下面地址
https://www.jiqizhixin.com/articles/2019-05-15-15
由于深度学习模型一般需要较长的训练周期，如果硬件设备不允许建议选取留出法，如果需要追求精度可以使用交叉验证的方法。
下面假设构建了10折交叉验证，训练得到10个CNN模型。
那么在10个CNN模型可以使用如下方式进行集成：
对预测的结果的概率值进行平均，然后解码为具体字符；
对预测的字符进行投票，得到最终字符。
二、深度学习中的集成学习
- 2.1 Dropout
Dropout可以作为训练深度神经网络的一种技巧。在每个训练批次中，通过随机让一部分的节点停止工作。同时在预测的过程中让所有的节点都其作用。
关于Dropout的原理解析可参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/38200980
Dropout经常出现在在先有的CNN网络中，可以有效的缓解模型过拟合的情况，也可以在预测时增加模型的精度。
加入Dropout后的网络结构如下：
# 定义模型
class SVHN_Model1(nn.Module):
def __init__(self):
super(SVHN_Model1, self).__init__()
# CNN提取特征模块
self.cnn = nn.Sequential(
nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=(3, 3), stride=(2, 2)),
nn.ReLU(),
nn.Dropout(0.25),
nn.MaxPool2d(2),
nn.Conv2d(16, 32, kernel_size=(3, 3), stride=(2, 2)),
nn.ReLU(),
nn.Dropout(0.25),
nn.MaxPool2d(2),
)
#
self.fc1 = nn.Linear(32*3*7, 11)
self.fc2 = nn.Linear(32*3*7, 11)
self.fc3 = nn.Linear(32*3*7, 11)
self.fc4 = nn.Linear(32*3*7, 11)
self.fc5 = nn.Linear(32*3*7, 11)
self.fc6 = nn.Linear(32*3*7, 11)
def forward(self, img):
feat = self.cnn(img)
feat = feat.view(feat.shape[0], -1)
c1 = self.fc1(feat)
c2 = self.fc2(feat)
c3 = self.fc3(feat)
c4 = self.fc4(feat)
c5 = self.fc5(feat)
c6 = self.fc6(feat)
return c1, c2, c3, c4, c5, c6
- 2.2 TTA
测试集数据扩增（Test Time Augmentation，简称TTA）也是常用的集成学习技巧，数据扩增不仅可以在训练时候用，而且可以同样在预测时候进行数据扩增，对同一个样本预测三次，然后对三次结果进行平均。
def predict(test_loader, model, tta=10):
model.eval()
test_pred_tta = None
# TTA 次数
for _ in range(tta):
test_pred = []
with torch.no_grad():
for i, (input, target) in enumerate(test_loader):
c0, c1, c2, c3, c4, c5 = model(data[0])
output = np.concatenate([c0.data.numpy(), c1.data.numpy(),
c2.data.numpy(), c3.data.numpy(),
c4.data.numpy(), c5.data.numpy()], axis=1)
test_pred.append(output)
test_pred = np.vstack(test_pred)
if test_pred_tta is None:
test_pred_tta = test_pred
else:
test_pred_tta += test_pred
return test_pred_tta
三、结果后处理思路
在不同的任务中可能会有不同的解决方案，不同思路的模型不仅可以互相借鉴，同时也可以修正最终的预测结果。
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在本次赛题中，可以从以下几个思路对预测结果进行后处理：
- 统计图片中每个位置字符出现的频率，使用规则修正结果；
- 单独训练一个字符长度预测模型，用来预测图片中字符个数，并修正结果。