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在PyTorch中，使用不同模型的参数进行模型预热

news 来源：原创 2025/6/22 7:22:40

在PyTorch中，使用不同模型的参数进行模型预热（Warmstarting）是一种常见的迁移学习和加速训练的策略。以下是结合多个参考资料总结的实现方法和注意事项：

1. 核心机制：`load_state_dict()`与`strict`参数

• 部分参数加载：通过model.load_state_dict(state_dict, strict=False)实现。strict=False允许忽略源模型与目标模型之间不匹配的键（如不同层名或结构差异），仅加载匹配的参数，未匹配的层保持随机初始化。
• 示例代码：

# 保存源模型参数
torch.save(modelA.state_dict(), "modelA.pth")
# 加载到目标模型
modelB.load_state_dict(torch.load("modelA.pth"), strict=False)

2. 键名不匹配的处理

当源模型和目标模型的层名不一致时，需手动调整state_dict的键名：
• 重命名键：使用字符串替换适配目标模型的层名。例如，将conv1改为backbone.conv1：

state_dict = torch.load("modelA.pth")
state_dict = {k.replace('conv1', 'backbone_conv'): v for k, v in state_dict.items()}
modelB.load_state_dict(state_dict, strict=False)

此方法适用于仅部分层名不同的场景。

3. 应用场景

• 迁移学习：加载预训练模型的骨干网络（如ResNet），替换分类头后微调。
• 模型结构局部调整：当目标模型新增或删减部分层时，保留共有层的预训练参数。
• 跨任务适应：例如，将图像分类模型的特征提取层用于目标检测任务。

4. 微调（Finetune）策略

• 局部冻结参数：通过设置requires_grad=False冻结部分层，仅训练新增层：

# 冻结源模型参数
for param in model.parameters():param.requires_grad = False
# 仅训练新分类头
model.fc = nn.Linear(512, 100)  # 替换分类层
optimizer = optim.SGD(model.fc.parameters(), lr=0.01)

• 分层学习率：对预训练层和新层设置不同的学习率以平衡微调效果：

ignored_params = list(map(id, model.fc.parameters()))
base_params = filter(lambda p: id(p) not in ignored_params, model.parameters())
optimizer = optim.SGD([{'params': base_params, 'lr': 1e-4},  # 预训练层低学习率{'params': model.fc.parameters(), 'lr': 1e-2}  # 新层高学习率
])

5. 注意事项与最佳实践

验证加载结果：加载后检查日志中报告的missing keys（未加载的层）和unexpected keys（冗余参数），确保关键层已正确加载。
保存与加载格式：
• 仅保存参数：推荐保存state_dict而非完整模型，便于跨模型适配。
• 完整模型保存：若结构完全一致，可直接保存模型对象torch.save(model, "model.pth")。
学习率预热（Warmup）：初始阶段使用较低学习率，逐步增加以稳定训练过程。
跨设备加载：若在GPU训练的模型加载到CPU，需指定map_location=torch.device('cpu')。

完整示例流程

# 定义模型A（源模型）
class ModelA(nn.Module):def __init__(self):super().__init__()self.conv1 = nn.Conv2d(3, 6, 5)self.fc = nn.Linear(16*5*5, 10)# 定义模型B（目标模型，修改了层名）
class ModelB(nn.Module):def __init__(self):super().__init__()self.backbone_conv = nn.Conv2d(3, 6, 5)  # 重命名的卷积层self.new_fc = nn.Linear(16*5*5, 20)      # 新增的全连接层# 加载并适配参数
modelA = ModelA()
torch.save(modelA.state_dict(), "modelA.pth")modelB = ModelB()
state_dict = torch.load("modelA.pth")
# 调整键名以匹配目标模型
state_dict = {k.replace('conv1', 'backbone_conv'): v for k, v in state_dict.items()}
modelB.load_state_dict(state_dict, strict=False)  # 忽略新增的new_fc层