[深度学习]卷积神经网络CNN

1 图像基础知识

python 复制代码
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 图像数据
#img=np.zeros((200,200,3))
img=np.full((200,200,3),255)
# 可视化
plt.imshow(img)
plt.show()
python 复制代码
# 图像读取
img=plt.imread('img.jpg')
plt.imshow(img)
plt.show()

2 CNN概述

  • 卷积层conv+relu
  • 池化层pool
  • 全连接层FC/Linear

3 卷积层

python 复制代码
import matplotlib.pyplot as plt
import torch
from torch import nn
# 数据
img=plt.imread('img.jpg')
print(img.shape)
# conv
img=torch.tensor(img).permute(2,0,1).unsqueeze(0).to(torch.float32)
conv=nn.Conv2d(in_channels=3,out_channels=5,kernel_size=(3,5),stride=(1,2),padding=2)
# 处理
fm=conv(img)
print(fm.shape)

4 池化层

  • 下采样:样本减少
  • 上采样(深采样):样本增多
  • 最大池化相交平均池化使用更多
  • 通常kernel_size=(3,3),stride=(2,2),padding=(自定义)
python 复制代码
import torch
from torch import nn
# 创建数据
torch.random.manual_seed(22)
data=torch.randint(0,10,[1,3,3],dtype=torch.float32)
print(data)

python 复制代码
# 最大池化
pool=nn.MaxPool2d(kernel_size=(2,2),stride=(1,1),padding=0)
print(pool(data))

python 复制代码
# 平均池化
pool=nn.AvgPool2d(kernel_size=(2,2),stride=(1,1),padding=0)
print(pool(data))

5 图像分类案例(LeNet)

python 复制代码
import torch
import torch.nn as nn
from torchvision.datasets import CIFAR10
from torchvision.transforms import ToTensor
from torchvision.transforms import Compose
import matplotlib.pyplot as plt
from torchsummary import summary
from torch import optim
from torch.utils.data import DataLoader
# 获取数据
train_dataset=CIFAR10(root='cnn_net',train=True,transform=Compose([ToTensor()]),download=True)
test_dataset=CIFAR10(root='cnn_net',train=False,transform=Compose([ToTensor()]),download=True)
print(train_dataset.class_to_idx)
print(train_dataset.data.shape)
print(test_dataset.data.shape)
python 复制代码
plt.imshow(test_dataset.data[100])
plt.show()
print(test_dataset.targets[100])
python 复制代码
# 模型构建
class ImageClassification(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.conv1=nn.Conv2d(in_channels=3,out_channels=6,kernel_size=3,stride=1,padding=0)
        self.conv2=nn.Conv2d(in_channels=6,out_channels=16,kernel_size=3,stride=1,padding=0)
        self.pool1=nn.MaxPool2d(kernel_size=2,stride=2)
        self.pool2=nn.MaxPool2d(kernel_size=2,stride=2)
        self.fc1=nn.Linear(in_features=576,out_features=120)
        self.fc2=nn.Linear(in_features=120,out_features=84)
        self.out=nn.Linear(in_features=84,out_features=10)
    def forward(self,x):
         x=self.pool1(torch.relu(self.conv1(x)))
         x=self.pool2(torch.relu(self.conv2(x)))
         x=x.reshape(x.size(0),-1)
         x=torch.relu(self.fc1(x))
         x=torch.relu(self.fc2(x))
         out=self.out(x)
         return out

model=ImageClassification()
summary(model,(3,32,32),batch_size=1)
bash 复制代码
----------------------------------------------------------------
        Layer (type)               Output Shape         Param #
================================================================
            Conv2d-1             [1, 6, 30, 30]             168
         MaxPool2d-2             [1, 6, 15, 15]               0
            Conv2d-3            [1, 16, 13, 13]             880
         MaxPool2d-4              [1, 16, 6, 6]               0
            Linear-5                   [1, 120]          69,240
            Linear-6                    [1, 84]          10,164
            Linear-7                    [1, 10]             850
================================================================
Total params: 81,302
Trainable params: 81,302
Non-trainable params: 0
----------------------------------------------------------------
Input size (MB): 0.01
Forward/backward pass size (MB): 0.08
Params size (MB): 0.31
Estimated Total Size (MB): 0.40
----------------------------------------------------------------
python 复制代码
# 模型训练
optimizer=optim.Adam(model.parameters(),lr=0.0001,betas=[0.9,0.99])
error=nn.CrossEntropyLoss()
epoches=10
for epoch in range(epoches):
    dataloader=DataLoader(train_dataset,batch_size=2,shuffle=True)
    loss_sum=0
    num=0.1
    for x,y in dataloader:
        y_=model(x)
        loss=error(y_,y)
        loss_sum+=loss.item()
        num+=1
        optimizer.zero_grad()
        loss.backward()
        optimizer.step()
        print(loss_sum/num)
# 模型保存
torch.save(model.state_dict(),'model.pth')
python 复制代码
# 模型预测
test_dataloader=DataLoader(test_dataset,batch_size=8,shuffle=False)
model.load_state_dict(torch.load('model.pth',weights_only=False))
corr=0
num=0
for x,y in test_dataloader:
    y_=model(x)
    out=torch.argmax(y_,dim=-1)
    corr+=(out==y).sum()
    num+=len(y)
    
print(corr/num)
    

优化方向

相关推荐
段一凡-华北理工大学2 小时前
工业智能体:从Codex/Claude到项目实战~系列文章05:从“AI助手“到“工业智能体“:能力跃迁与落地范式
人工智能·python·claude·codex·工业智能体·高炉炼铁智能化
岁月宁静3 小时前
什么是 Agent:从"会聊天"到"会做事"
人工智能·python
岁月宁静3 小时前
AI 应用开发工程师简历怎么写:HR 初筛、技术复筛、面试追问,三道关卡各看什么?
人工智能·python·面试
老金带你玩AI4 小时前
全球股市跌麻了:AI在进化,牛马在买单
人工智能
我qq不是451516526 小时前
WorkBuddy下载体验
人工智能·经验分享·ai·workbuddy
IT_陈寒6 小时前
Redis雪崩把我坑惨了,这是5年经验的教训
前端·人工智能·后端
心祭丫丫7 小时前
【每天一个 Python 小案例17】Python 实现通讯录
开发语言·人工智能·笔记·python·学习
海螺_AIHCC7 小时前
LLM 返回的 JSON 十次坏三次,别急着骂模型——60 行容错解析器先兜住(附可运行代码)
人工智能
露天赏雪7 小时前
第3篇:Sentinel熔断降级实战:大模型接口抖动时的服务兜底方案
java·开发语言·人工智能·spring boot·spring·servlet·sentinel