简单易上手的生成对抗网络

模型原理

生成对抗网络 是指一类采用对抗训练方式 进行学习的深度生成模型,包含的判别网络生成网络都可以根据不同的生成任务使用不同的网络结构。

生成器: 通过机器生成数据,最终目的是骗过判别器。
判别器: 判断这张图像是真实的还是机器生成的,目的是找出生成器做的假数据。

构建GAN模型的基本逻辑: 现实问题需求→建立实现功能的GAN框架(编程)→训练GAN(生成网络、对抗网络)→成熟的GAN模型→应用。

GAN训练过程:

生成器生成假数据,然后将生成的假数据和真数据都输入判别器,判别器要判断出哪些是真的哪些是假的。判别器第一次判别出来的肯定有很大的误差,然后我们根据误差来优化判别器。现在判别器水平提高了,生成器生成的数据很难再骗过判别器了,所以我们得反过来优化生成器,之后生成器水平提高了,然后反过来继续训练判别器,判别器水平又提高了,再反过来训练生成器,就这样循环往复,直到达到纳什均衡。

GAN的发展历程

  1. GAN的基本思想起源于2014年,由伊恩·古德费洛等人首次提出。
  2. DCGAN,它在生成器和判别器中都使用了卷积层,取得了更好的图像生成效果。
  3. ConditionalGAN,通过引入条件信息指导生成器生成特定类型的数据。
  4. Wasserstein GAN使用Wasserstein距离作为损失函数,为GAN的训练提供了更稳定的优化方法,提高了生成样本的质量。

代码实现

DCGAN模型:

python 复制代码
generator = Sequential()
generator.add(Dense(7 * 7 * 128, input_shape=[100]))
generator.add(Reshape([7, 7, 128]))
generator.add(BatchNormalization())
generator.add(Conv2DTranspose(64, kernel_size=5, strides=2, padding="same",
                                 activation="relu"))
generator.add(BatchNormalization())
generator.add(Conv2DTranspose(1, kernel_size=5, strides=2, padding="same",
                                 activation="tanh"))
 
discriminator = Sequential()
discriminator.add(Conv2D(64, kernel_size=5, strides=2, padding="same",
                        activation=LeakyReLU(0.3),
                        input_shape=[28, 28, 1]))
discriminator.add(Dropout(0.5))
discriminator.add(Conv2D(128, kernel_size=5, strides=2, padding="same",
                        activation=LeakyReLU(0.3)))
discriminator.add(Dropout(0.5))
discriminator.add(Flatten())
discriminator.add(Dense(1, activation="sigmoid"))

模型训练:

python 复制代码
GAN =Sequential([generator,discriminator])
discriminator.compile(optimizer='adam',loss='binary_crossentropy')
discriminator.trainable = False
 
GAN.compile(optimizer='adam',loss='binary_crossentropy')
 
epochs = 150 
batch_size = 100
noise_shape=100
 
with tf.device('/gpu:0'):
 for epoch in range(epochs):
    print(f"Currently on Epoch {epoch+1}")
    
    for i in range(X_train.shape[0]//batch_size):
        
        if (i+1)%50 == 0:
            print(f"\tCurrently on batch number {i+1} of {X_train.shape[0]//batch_size}")
            
        noise=np.random.normal(size=[batch_size,noise_shape])
       
        gen_image = generator.predict_on_batch(noise)
        
        train_dataset = X_train[i*batch_size:(i+1)*batch_size]
       
        train_label=np.ones(shape=(batch_size,1))
        discriminator.trainable = True
        d_loss_real=discriminator.train_on_batch(train_dataset,train_label)
        
        train_label=np.zeros(shape=(batch_size,1))
        d_loss_fake=discriminator.train_on_batch(gen_image,train_label)
        
        noise=np.random.normal(size=[batch_size,noise_shape])
        train_label=np.ones(shape=(batch_size,1))
        discriminator.trainable = False #while training the generator as combined model,discriminator training should be turned off
        
        d_g_loss_batch =GAN.train_on_batch(noise, train_label)
        
    if epoch % 10 == 0:
        samples = 10
        x_fake = generator.predict(np.random.normal(loc=0, scale=1, size=(samples, 100)))
 
        for k in range(samples):
            plt.subplot(2, 5, k+1)
            plt.imshow(x_fake[k].reshape(28, 28), cmap='gray')
            plt.xticks([])
            plt.yticks([])
 
        plt.tight_layout()
        plt.show()
        
print('Training is complete')

使用np.random.normal生成的噪声被作为输入给发生器:

python 复制代码
noise=np.random.normal(loc=0, scale=1, size=(100,noise_shape))
gen_image = generator.predict(noise)
plt.imshow(noise)
plt.title('DCGAN Noise')
相关推荐
科技发布3 小时前
可出具正规收录回执广告平台推荐,朝闻通合规投放满足企业审计需求
大数据·人工智能·科技·媒体
Promise微笑4 小时前
激光清障仪市场与技术深度分析:基于原理、应用及厂家格局的综述
大数据·人工智能·物联网
大郭鹏宇4 小时前
LangChain Model I/O 完全指南:从模型调用到多平台实战
人工智能
2601_956414144 小时前
AI生成的材质不够真实,该如何在平台内优化?V2Fun里的材质修正流程
人工智能·材质
没落英雄4 小时前
5. 从零开始搭建一个 AI Agent —— 人机协作与中断恢复
前端·人工智能·架构
YFJ_mily4 小时前
**Python 实战:写一个论文 PDF 投稿自检工具|附 IPAT 2026 智能光子学会议征稿信息
人工智能·python·pdf·量子计算·论文投稿·智能光子学
科技发布4 小时前
广告投放首选:传播易、朝闻通、拓氪科技三大营销平台
人工智能·科技
孟郎郎4 小时前
AI 辅助开发编程敏感信息保护安全规范
人工智能·安全·ai·风险·隐患
财迅通Ai4 小时前
南华期货半年净利预期高增,稀缺自主清算壁垒驱动跨境业务规模放量
大数据·人工智能·区块链·南华期货
今夕资源网4 小时前
AI声音克隆软件 CosyVoice今夕一键整合包解压即用 阿里巴巴通义实验室开源 github斩获22K星标
人工智能·github·多国语言·声音克隆·零样本语音克隆·感情·ai语音克隆