U-Net Unable to Overfit Single Training Example – Loss Plateaus

I’m working on testing a U-Net architecture by training it on a “dataset” consisting of a single training example (image to image). The input image is a noisy version of the output image. Initially, the output image starts to look more like the desired output, but the loss curve begins to plateau, and the model stops improving.

My questions are:

  1. Should a U-Net (or any CNN without fully connected layers) be able to overfit on a constant image given a single example?
  2. What would be a common mistake or things to look at if it can’t do this simply task?

I’ve simplified the architecture by reducing the depth to almost a Double Conv Layer without any encoder/decoder layers and tuned the learning rate, but it still won’t overfit. I expected the model to perfectly overfit on the single training example, but it doesn’t. I’ve tuned the learning rate but the model still fails to achieve perfect overfitting on this simple task.

Zoom Input Image

Zoom Ground Truth

Zoom Model Output after hitting Plateau


Here are the specifics of my experiment:

Architecture (Depth 1):

UNet(
  (encoders): ModuleList(
    (0): Sequential(
      (0): Conv2d(4, 64, kernel_size=(3, 3), stride=(1, 1), padding=(1, 1))
      (1): ReLU(inplace=True)
      (2): Conv2d(64, 64, kernel_size=(3, 3), stride=(1, 1), padding=(1, 1))
      (3): ReLU(inplace=True)
    )
  )
  (decoders): ModuleList(
    (0): ConvTranspose2d(128, 64, kernel_size=(2, 2), stride=(2, 2))
    (1): Sequential(
      (0): Conv2d(128, 64, kernel_size=(3, 3), stride=(1, 1), padding=(1, 1))
      (1): ReLU(inplace=True)
      (2): Conv2d(64, 64, kernel_size=(3, 3), stride=(1, 1), padding=(1, 1))
      (3): ReLU(inplace=True)
    )
  )
  (pool): MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0, dilation=1, ceil_mode=False)
  (bottleneck): Sequential(
    (0): Conv2d(64, 128, kernel_size=(3, 3), stride=(1, 1), padding=(1, 1))
    (1): ReLU(inplace=True)
    (2): Conv2d(128, 128, kernel_size=(3, 3), stride=(1, 1), padding=(1, 1))
    (3): ReLU(inplace=True)
  )
  (out_conv): Conv2d(64, 4, kernel_size=(1, 1), stride=(1, 1))
)

Initialization: Kaiming Normal

    def _initialize_weights(self) -> None:
        for m in self.modules():
            if isinstance(m, (nn.Conv2d, nn.ConvTranspose2d)):
                nn.init.kaiming_normal_(m.weight, mode='fan_in', nonlinearity='relu')
                if m.bias is not None:
                    nn.init.constant_(m.bias, 0)

Upsampling Method: Crop and Concat

    def crop_and_concat(self, upsampled: torch.Tensor,
                        bypass: torch.Tensor) -> torch.Tensor:
        diffY = bypass.size()[2] - upsampled.size()[2]
        diffX = bypass.size()[3] - upsampled.size()[3]
        upsampled = F.pad(upsampled, (diffX // 2, diffX - diffX // 2,
                                      diffY // 2, diffY - diffY // 2))
        return torch.cat((upsampled, bypass), dim=1)

Loss: MSELoss

Optimizer: Adam with learning rates from 1e-3 to 1e-4 (everything above is oscillating, below is also hitting a plateau and just converging slower)

New contributor

Samuel Kopp 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