文章目錄
- 1. 加入數據集到`data_loader.py`和`data_factory.py`
- 2. 參照`exp_classification.py`寫自定義分類任務腳本(如`exp_ADReSS.py`)
- 3. 接一個MLP分類頭
- 4. 嵌入指標計算、繪圖、保存訓練歷史的函數
- 5. 開始訓練
- 總結
- **一、可行性分析**
- **二、具體實現步驟**
- **1. 音頻數據預處理:轉換為時間序列特征**
- **2. 適配數據加載器**
- **3. 注冊數據集到數據工廠**
- **4. 調整模型參數**
- **5. 復用分類實驗框架**
- **三、核心用到的文件**
- **四、關鍵注意事項**
- **核心矛盾:模型適配成本 vs 流程復用成本**
- **方案1:將TimeMixer整合到舊架構(不推薦)**
- 優點:
- 缺點:
- **方案2:基于TimeMixer現有腳本擴展(推薦)**
- 優點:
- **具體實施步驟(方案2)**
- 1. 實現TimeMixer兼容的數據集類
- 2. 注冊數據集到TimeMixer的工廠類
- 3. 編寫訓練腳本(復用TimeMixer的`run.py`)
- 4. 擴展指標計算與結果保存
- **總結**
你的理解基本正確,但可以進一步細化和補充細節,確保流程更清晰。以下是對每個步驟的驗證和補充說明:
1. 加入數據集到data_loader.py
和data_factory.py
- 正確:新數據集需要在
data_loader.py
中定義對應的Dataset
類(參考Dataset_ETT_hour
、UEAloader
等現有類),實現數據讀取、預處理(如特征提取、時序長度處理)、__getitem__
(返回序列數據、標簽、padding_mask
等)。 - 補充:需在
data_factory.py
的data_dict
中注冊新數據集的名稱與對應的Dataset
類(例如'ADReSS': Dataset_ADReSS
),確保data_provider
函數能正確加載數據。
2. 參照exp_classification.py
寫自定義分類任務腳本(如exp_ADReSS.py
)
- 正確:繼承
Exp_Basic
,復用_build_model
、_get_data
、train
、test
等核心邏輯,適配新數據集的特性。 - 補充:
- 需在
_build_model
中根據新數據集的特征維度(enc_in
)、類別數(num_class
)動態初始化模型。 - 若新數據集的評估邏輯不同(如多標簽分類、特定指標),需修改
vali
和test
中的指標計算部分(當前exp_classification.py
用的是單標簽分類的準確率)。
- 需在
3. 接一個MLP分類頭
- 正確:TimeMixer的主體是時序特征提取器,輸出為
[B, T, D]
(B
為批次,T
為時序長度,D
為特征維度),需通過MLP將其映射到類別空間。 - 補充:
- 分類頭的實現通常在模型定義文件(如
TimeMixer.py
的Model
類)中,通過if task_name == 'classification'
分支添加,例如:self.classifier = nn.Sequential(nn.Linear(D * T, 256), # 聚合時序特征(也可先用池化降維)nn.ReLU(),nn.Linear(256, num_classes) )
- 需確保
exp_ADReSS.py
中_build_model
傳入正確的num_class
參數(從數據集中獲取類別數)。
- 分類頭的實現通常在模型定義文件(如
4. 嵌入指標計算、繪圖、保存訓練歷史的函數
- 正確:需在訓練腳本中記錄每輪的訓練/驗證損失、準確率(或其他指標),并通過工具函數保存和可視化。
- 補充:
- 指標計算:除準確率外,可根據任務需求添加混淆矩陣、F1-score、AUC等(參考
utils/metrics.py
擴展)。 - 繪圖:復用
utils/tools.py
中的visual
函數,或新增plot_training_curve
函數,繪制損失和準確率隨epoch的變化曲線。 - 保存歷史:訓練時用列表記錄每輪指標,訓練結束后通過
np.save
或pd.DataFrame.to_csv
保存到./results/
目錄。
- 指標計算:除準確率外,可根據任務需求添加混淆矩陣、F1-score、AUC等(參考
5. 開始訓練
- 正確:通過編寫腳本(如
scripts/classification/ADReSS_script/TimeMixer.sh
),指定任務名稱(--task_name classification
)、數據集名稱(--data ADReSS
)、模型參數等,調用run.py
啟動訓練。 - 補充:需確保腳本中參數與新數據集匹配(如
--seq_len
設為數據集中的時序長度,--enc_in
設為特征維度等)。
總結
你的流程框架正確,核心是確保新數據集的加載邏輯、模型分類頭適配、指標計算三者的一致性。建議按“數據加載→模型適配→訓練腳本→指標可視化”的順序逐步實現,每步驗證中間結果(如數據加載是否正確返回padding_mask
,模型輸出維度是否匹配類別數)。
要將帕金森WAV音頻數據集用于該模型進行二分類任務,需要結合現有代碼的分類框架進行適配。以下是可行性分析及具體實現步驟:
一、可行性分析
現有代碼已包含完整的時間序列分類框架,核心支持如下:
- 分類任務模塊:
exp/exp_classification.py
定義了分類任務的訓練、驗證和測試流程,包含數據加載、模型優化、指標計算(準確率)等邏輯。 - 模型支持:
TimeMixer/models/TimeMixer.py
中的classification
方法實現了基于時間序列的分類頭,可接收時間序列特征并輸出分類結果。 - 數據加載框架:
data_provider/data_loader.py
中的UEAloader
處理時間序列分類數據,data_provider/data_factory.py
提供數據加載接口,可擴展支持新數據集。
帕金森音頻數據可通過特征提取轉換為時間序列(如MFCC特征序列),從而適配現有時間序列分類框架,因此方案可行。
二、具體實現步驟
1. 音頻數據預處理:轉換為時間序列特征
WAV音頻需提取時序特征(如MFCC、梅爾頻譜等),形成模型可接收的時間序列格式。
- 處理方式:
- 對每個WAV文件提取MFCC特征(假設輸出形狀為
[T, F]
,其中T
為時間步,F
為特征維度)。 - 統一序列長度(截斷或補零),確保輸入模型的序列長度一致。
- 按樣本ID組織數據,每個樣本包含特征序列和二分類標簽(患病/健康)。
- 對每個WAV文件提取MFCC特征(假設輸出形狀為
2. 適配數據加載器
需擴展 data_provider/data_loader.py
,新增音頻特征數據集類(類似 UEAloader
):
# 在data_loader.py中添加
class ParkinsonLoader(Dataset):def __init__(self, root_path, flag='train'):self.root_path = root_pathself.flag = flag# 加載預處理后的特征文件(如CSV或NPZ)# 格式:每個樣本一行,包含特征序列和標簽self.features, self.labels = self.load_data()def load_data(self):# 加載提取的MFCC特征和標簽# 示例:features為numpy數組 [N, T, F],labels為[N, 1](0/1)data = np.load(os.path.join(self.root_path, f'{self.flag}_data.npz'))return data['features'], data['labels']def __getitem__(self, idx):x = torch.from_numpy(self.features[idx]).float() # [T, F]y = torch.from_numpy(self.labels[idx]).long() # 二分類標簽return x, y, torch.ones(x.shape[0]) # padding_mask(全1表示無填充)def __len__(self):return len(self.labels)
3. 注冊數據集到數據工廠
修改 data_provider/data_factory.py
,添加新數據集的支持:
# 在data_dict中注冊
data_dict = {# ... 現有數據集 ...'parkinson': ParkinsonLoader # 添加此行
}
4. 調整模型參數
通過腳本配置分類任務參數(參考現有 *.sh
腳本),新建 scripts/classification/parkinson.sh
:
model_name=TimeMixer
root_path=./dataset/parkinson/ # 存放預處理后的特征數據
data_path=parkinson # 對應data_dict中的鍵
task_name=classification
seq_len=100 # 根據實際特征序列長度調整
enc_in=40 # MFCC特征維度(如40維)
num_class=2 # 二分類
batch_size=16
learning_rate=0.001
train_epochs=20python -u run.py \--task_name $task_name \--is_training 1 \--root_path $root_path \--data_path $data_path \--model_id parkinson_$seq_len \--model $model_name \--data parkinson \ # 對應data_dict中的鍵--seq_len $seq_len \--label_len 0 \--pred_len 0 \ # 分類任務無需預測長度--enc_in $enc_in \--c_out $num_class \--batch_size $batch_size \--learning_rate $learning_rate \--train_epochs $train_epochs \--patience 5
5. 復用分類實驗框架
直接使用 exp/exp_classification.py
中的 Exp_Classification
類,其已實現:
- 模型初始化(自動適配輸入特征維度和類別數)
- 訓練循環(使用CrossEntropyLoss和RAdam優化器)
- 驗證/測試流程(計算準確率)
三、核心用到的文件
-
數據處理:
data_provider/data_loader.py
:擴展ParkinsonLoader
加載音頻特征數據。data_provider/data_factory.py
:注冊新數據集,使框架可識別。
-
模型與訓練:
TimeMixer/models/TimeMixer.py
:classification
方法作為分類頭。exp/exp_classification.py
:分類任務的訓練/驗證/測試邏輯。
-
啟動腳本:
- 自定義的
scripts/classification/parkinson.sh
:配置參數并啟動訓練。
- 自定義的
四、關鍵注意事項
- 特征提取質量:音頻特征(如MFCC)的選擇直接影響性能,需確保特征能有效區分患病/健康樣本。
- 序列長度統一:通過截斷或補零使所有樣本的時間步
T
一致,避免數據加載錯誤。 - 參數調優:根據數據集大小調整
batch_size
、d_model
、e_layers
等超參數。
通過以上步驟,可將帕金森音頻數據集接入現有框架完成二分類任務。
結合你的需求和提供的代碼細節,兩種方案的效率和可行性分析如下,最終更推薦基于TimeMixer現有腳本擴展的思路,具體原因如下:
上面給你提供的是我用 MLP 網絡來測試這個數據集的一個代碼,因為我要做數據集的基準,我不僅要用 MLP 網絡對它進行測試,我還會用 CNN 網絡,還會用這個 time Mixer,就是剛剛跟你提到的這個網絡對這個數據集進行測試,你可以從上面的代碼當中看到我的數據集的加載部分是比較個性的。因數據集而異的,下面的特征提取,還有模型的訓練,包括后面的指標的計算、保存,圖像的繪制都是用的我前面已經分離出來的一個函數來進行的。對于 time Mixer 模型,我也傾向于使用我原來的架構,因為在我原來的架構當中,除了數據集的個性化部分之外,模型的訓練、模型的指標計算、圖形的繪制部分都是固定好的,都是可以被我所用的復用的,不需要再去學習一個新的架構。在這個模型新的模型架構當中,我看到我需要在兩個數據文件當中去注冊我的數據集,然后。才能夠去進行訓練,請你幫我分析一下。我把模型,把這個新的模型提出來,放到我的舊架構當中,這個思路會更簡單高效一些,還是我用這個新模型提供的一系列的數據加載、數據處理的腳本,然后放入這個模型的訓練進程,然后可以自己再在基于這個新模型再寫一些指標的計算,圖形的繪制,指標的保存,這樣的一些復用函數。這樣會更簡單高效一些,我覺著第二種思路他的好處在于,對于這個完全的全新模型,我并不像 MLP、CNN 一樣熟悉,也就是說我對它的內部訓練細節并不了解,我們貿然地把它拿到我的舊的架構里面當中,我很可能不知道如何將它進行訓練。請你綜合新模型代碼幫我進行評估
核心矛盾:模型適配成本 vs 流程復用成本
你的核心訴求是“高效完成基準測試”,且對TimeMixer內部細節不熟悉。兩種方案的本質區別在于:
- 方案1(整合到舊架構):需要深度適配TimeMixer的輸入格式、訓練邏輯與你的舊架構,依賴對TimeMixer的理解。
- 方案2(基于TimeMixer擴展):復用TimeMixer成熟的訓練框架,只需適配數據加載和擴展指標計算,對模型細節依賴低。
方案1:將TimeMixer整合到舊架構(不推薦)
優點:
- 可直接復用你已有的訓練循環、指標計算、可視化、結果保存等模塊化函數(如
train_and_evaluate
、save_results
),流程一致性高。
缺點:
-
適配成本高:TimeMixer的輸入格式與你的MLP/CNN不同。從代碼看,TimeMixer在分類任務中需要接收:
- 時序特征
batch_x
(形狀[B, T, F]
,B為批次,T為時間步,F為特征維度) padding_mask
(標記有效時序長度,形狀[B, T]
)
而你的舊架構中,MLP輸入是扁平的特征向量(如MFCC的統計特征拼接,形狀[B, F_total]
),需修改數據加載邏輯,將時序特征(如原始MFCC序列,而非統計量)傳入模型,同時生成padding_mask
。
- 時序特征
-
調試難度大:TimeMixer包含下采樣層(
down_sampling_layers
)、時序注意力等特殊結構,若不熟悉其內部實現,整合時容易出現維度不匹配、mask失效等問題,且難以定位錯誤。
方案2:基于TimeMixer現有腳本擴展(推薦)
優點:
-
適配風險低:TimeMixer的
exp_classification.py
已實現完整的分類訓練邏輯(含數據加載、模型編譯、早停等),且支持時序特征輸入。你只需按其規范實現數據集加載類,無需深入理解模型內部細節。 -
復用你的核心代碼:你的MFCC特征提取、指標計算(如recall、f1、ROC-AUC)、可視化等代碼可直接復用:
- 特征提取:在TimeMixer的數據集類中調用你的MFCC提取邏輯(如
librosa.feature.mfcc
),生成[T, F]
的時序特征。 - 指標擴展:TimeMixer目前僅計算準確率,可在其
test
方法中加入你的evaluate_model_detailed
函數,補充多指標計算。 - 結果保存:將你的
save_results
函數對接TimeMixer的測試輸出,無需重寫。
- 特征提取:在TimeMixer的數據集類中調用你的MFCC提取邏輯(如
-
符合模型設計規范:TimeMixer的腳本(如
data_loader.py
的數據集注冊、run.py
的參數解析)已針對時序任務優化,遵循其規范可減少“自定義架構與模型不兼容”的問題(如padding處理、下采樣邏輯)。
具體實施步驟(方案2)
1. 實現TimeMixer兼容的數據集類
在TimeMixer/data_provider/data_loader.py
中添加你的數據集類(類似ParkinsonLoader
),內部復用你的MFCC特征提取邏輯:
class ADReSSMDataset_TimeMixer(Dataset):def __init__(self, root_path, flag='train'):self.root_path = root_pathself.flag = flag # 'train'/'test'self.audio_dir = Config.TRAIN_AUDIO_DIR if flag == 'train' else Config.TEST_AUDIO_DIRself.label_path = Config.TRAIN_LABEL_PATH if flag == 'train' else Config.TEST_LABEL_PATHself.features, self.labels = self.load_data() # 復用你的load_data邏輯self.max_seq_len = max([f.shape[0] for f in self.features]) # 最大時序長度(用于統一padding)def load_data(self):# 復用你原代碼中的ADReSSMDataset.load_data邏輯,但返回原始MFCC序列(非統計量)# 即每個樣本是[T, F]的時序特征(T為時間步,F為MFCC維度)features = []labels = []# ...(省略:讀取音頻文件、提取MFCC序列、映射標簽的代碼,復用你原有的邏輯)return features, labelsdef __getitem__(self, idx):x = self.features[idx] # [T, F]label = self.labels[idx]# 統一序列長度(補零)pad_length = self.max_seq_len - x.shape[0]x_padded = np.pad(x, ((0, pad_length), (0, 0)), mode='constant')padding_mask = np.ones(self.max_seq_len) # 1表示有效,0表示填充padding_mask[-pad_length:] = 0 if pad_length > 0 else padding_mask# 轉換為tensorx_tensor = torch.from_numpy(x_padded).float()mask_tensor = torch.from_numpy(padding_mask).float()label_tensor = torch.tensor(label, dtype=torch.long)return x_tensor, label_tensor, mask_tensordef __len__(self):return len(self.labels)
2. 注冊數據集到TimeMixer的工廠類
在TimeMixer/data_provider/data_factory.py
中注冊你的數據集:
data_dict = {# ... 其他數據集 ...'adress_m': ADReSSMDataset_TimeMixer # 添加此行
}
3. 編寫訓練腳本(復用TimeMixer的run.py
)
新建scripts/classification/adress_m.sh
,配置參數(參考其他分類任務腳本):
model_name=TimeMixer
root_path=./dataset/adress_m/ # 你的數據根目錄
data_path=adress_m # 對應data_dict中的鍵
task_name=classification
seq_len=100 # 你的MFCC序列長度(根據實際數據調整)
enc_in=40 # MFCC特征維度(如40)
num_class=2 # 二分類
batch_size=8
learning_rate=0.001
train_epochs=100python -u run.py \--task_name $task_name \--is_training 1 \--root_path $root_path \--data_path $data_path \--model_id adress_m_$seq_len \--model $model_name \--data adress_m \ # 對應data_dict中的鍵--seq_len $seq_len \--label_len 0 \--pred_len 0 \ # 分類任務無需預測長度--enc_in $enc_in \--c_out $num_class \--batch_size $batch_size \--learning_rate $learning_rate \--train_epochs $train_epochs \--patience 10
4. 擴展指標計算與結果保存
修改TimeMixer/exp/exp_classification.py
的test
方法,加入你的指標計算和保存邏輯:
def test(self, setting, test=0):# ...(原有代碼:加載模型、獲取測試數據)...# 復用你的evaluate_model_detailed函數from trainer.evaluate_detailed import evaluate_model_detailedmetrics = evaluate_model_detailed(predictions, trues) # predictions和trues是你的輸出# 復用你的save_results函數from utils.save_results import save_resultssave_results(metrics, config) # 傳入你的配置return
總結
方案2更適合你的需求:
- 無需深入理解TimeMixer內部結構,僅需適配數據加載和擴展指標,降低調試成本。
- 復用你已有的特征提取、指標計算、可視化代碼,兼顧效率與一致性。
- 遵循TimeMixer的設計規范,減少因架構不兼容導致的問題,更易實現基準測試目標。