Loss function not decreasing on a CNN model?

I am a creating a CNN model in order to detect emotions (I am very new to creating neural networks). The dataset I used had this structure:

DatasetName ->
train ->
0
1
2
3
4
5
6
7

where each number was a folder of data for a singular emotion. Each image is colored with a variety of sizes (all resized to 48×48). It has 37553 images in total.

This is the code:

# Imports
import torch
import torch.nn as nn
import torch.optim as optim
import torchvision.transforms as transforms
import torchvision
import torch.nn.functional as F
import os
from skimage import io
from torch.utils.data import Dataset, DataLoader
from torch.autograd import Variable

# Custom dataset
class EmotionDataset(Dataset):
    def __init__(self, root_dir, transform, train):
        self.root_dir = root_dir
        self.transform = transform
        self.train = train

        self.zero = sorted(os.listdir(os.path.join(self.root_dir, str(0))))
        self.one = sorted(os.listdir(os.path.join(self.root_dir, str(1))))
        self.two = sorted(os.listdir(os.path.join(self.root_dir, str(2))))
        self.three = sorted(os.listdir(os.path.join(self.root_dir, str(3))))
        self.four = sorted(os.listdir(os.path.join(self.root_dir, str(4))))
        self.five = sorted(os.listdir(os.path.join(self.root_dir, str(5))))
        self.six = sorted(os.listdir(os.path.join(self.root_dir, str(6))))
        self.seven = sorted(os.listdir(os.path.join(self.root_dir, str(7))))

        self.zerol = len(self.zero)
        self.onel = len(self.one)
        self.twol = len(self.two)
        self.threel = len(self.three)
        self.fourl = len(self.four)
        self.fivel = len(self.five)
        self.sixl = len(self.six)
        self.sevenl = len(self.seven)

        self.data = [self.zero, self.one, self.two, self.three, self.four, self.five, self.six, self.seven]
        self.length = self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel + self.fourl + self.fivel + self.sixl + self.sevenl

    def __len__(self):
        return self.length

    def sub_folder(self, index):
        if index < self.zerol:
            return 0, index
        elif index >= self.zerol and index < self.zerol + self.onel:
            return 1, index - self.zerol
        elif index >= self.zerol + self.onel and index < self.zerol + self.onel + self.twol:
            return 2, index - (self.zerol + self.onel)
        elif index >= self.zerol + self.onel + self.twol and index < self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel:
            return 3, index - (self.zerol + self.onel + self.twol)
        elif index >= self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel and index < self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel + self.fourl:
            return 4, index - (self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel)
        elif index >= self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel + self.fourl and index < self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel + self.fourl + self.fivel:
            return 5, index - (self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel + self.fourl)
        elif index >= self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel + self.fourl + self.fivel and index < self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel + self.fourl + self.fivel + self.sixl:
            return 6, index - (self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel + self.fourl + self.fivel)
        else:
            return 7, index - (self.zerol + self.onel + self.twol + self.threel + self.fourl + self.fivel + self.sixl)


    def __getitem__(self, index):
        subfolder, mod_index = self.sub_folder(index)
        img_path = os.path.join(self.root_dir, str(subfolder), self.data[subfolder][mod_index])
        image = io.imread(img_path)

        target = torch.tensor(int(subfolder))

        if self.transform:
            image = self.transform(image)

        t = torchvision.transforms.Resize((48, 48))
        image = t(image)
        #image = image.expand(3, -1, -1)

        return image, target

# Set device
device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu")

# Convolutional Neural Network
class ConvolutionalNeuralNetwork(nn.Module):
    def __init__(self, in_channels, num_classes):
        super(ConvolutionalNeuralNetwork, self).__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(in_channels=in_channels, out_channels=8, kernel_size=(3,3), stride=(1,1), padding=(1,1)) #keeps size
        self.pool = nn.MaxPool2d(kernel_size=(2,2), stride =(2,2)) #cuts size in half
        self.conv2 = nn.Conv2d(in_channels=8, out_channels=16, kernel_size=(3,3), stride=(1,1), padding=(1,1)) #keeps size
        self.conv3 = nn.Conv2d(in_channels=16, out_channels=32, kernel_size=(3,3), stride=(1,1), padding=(1,1)) #keeps size
        self.conv4 = nn.Conv2d(in_channels=32, out_channels=64, kernel_size=(3, 3), stride=(1, 1), padding=(1, 1))  # keeps size
        self.fc1 = nn.Linear(64*6*6, num_classes)

    def forward(self, x):
        x = F.relu((self.conv1(x)))
        x = self.pool(x)
        x = F.relu(self.conv2(x))
        x = F.relu(self.conv3(x))
        x = self.pool(x)
        x = F.relu(self.conv4(x))
        x = self.pool(x)
        x = x.reshape(x.shape[0], -1)
        x = self.fc1(x)
        return x

# Saving model
def save_model(state, filename = "saved_model1.pth.tar"):
    print("Saving model")
    torch.save(state, filename)

# Hyperparameters
in_channels = 3
num_classes = 8
learning_rate = 0.01
batch_size = 64
num_epochs = 11

# Load Data
train_set = EmotionDataset(root_dir = os.path.join("DatasetName", "train"), transform = transforms.ToTensor(), train=True)
test_set = EmotionDataset(root_dir = os.path.join("DatasetName", "test"), transform = transforms.ToTensor(), train=False)
train_loader = DataLoader(dataset=train_set, batch_size=batch_size, shuffle=True)
test_loader = DataLoader(dataset=test_set, batch_size=batch_size, shuffle=False)

# Init network
model = ConvolutionalNeuralNetwork(in_channels=in_channels, num_classes=num_classes).to(device)

# Loss - cost function
criterion = nn.CrossEntropyLoss()

# Learning algorithm
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr = learning_rate)

# Training
def train_model():
    print("Training Model")
    for epoch in range(num_epochs):
        losses = []
        for batch_idx, (data, targets) in enumerate(train_loader):
            # get data in cpu
            data = data.to(device=device)
            targets = targets.to(device=device)

            # forward
            scores = model(data)
            loss = criterion(scores, targets)

            losses.append(loss.item())

            # backward
            optimizer.zero_grad()
            loss.backward()

            # gradient descent or adam step
            optimizer.step()

        print(f"Cost at epoch {epoch} is {sum(losses) / len(losses)}")

# Testing
def check_accuracy(loader, model):
    num_correct = 0
    num_samples = 0
    model.eval()

    with torch.no_grad():
        if loader.dataset.train:
            print("Checking accuracy on training data")
        else:
            print("Checking accuracy on test data")
        for x, y in loader:
            x = x.to(device = device)
            y = y.to(device=device)
            #x = x.reshape(x.shape[0], -1) #for NN
            scores = model(x)
            _, predictions = scores.max(1)
            num_correct += (predictions == y).sum()
            num_samples += predictions.size(0)

        print(f'Got {num_correct} / {num_samples} with accuracy {float(num_correct)/float(num_samples)*100:.2f}')

    model.train()

if __name__ == "__main__":

    # train and save model
    train_model()

    saved_model = {'state_dict': model.state_dict(), 'optimizer': optimizer.state_dict()}
    save_model(saved_model)

    check_accuracy(train_loader, model)
    check_accuracy(test_loader, model)

I have tried adjusting the learning rate, batch_size, num_epochs, but when I begin the training process, the model has an initial loss and then every consequential epoch has a very similar loss value (not decreasing at all).

I have tried using other datasets and with them, the loss function decreases but the model is very inaccurate. What could I do to improve this network so that the loss function decreases?

New contributor

HKG is a new contributor to this site. Take care in asking for clarification, commenting, and answering.
Check out our Code of Conduct.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật