卷积神经网络实现图像分类

复制代码
# 1.导入依赖包
import torch
import torch.nn as nn
from torchvision.datasets import CIFAR10
from torchvision.transforms import ToTensor
from torchvision.transforms import Compose
import torch.optim as optim
from torch.utils.data import DataLoader
import time
import matplotlib.pyplot as plt
from torchsummary import summary

BATCH_SIZE = 8


# 2. 获取数据集
def create_dataset():
    # 加载数据集:训练集数据和测试数据
    train = CIFAR10(root='data', train=True, transform=Compose([ToTensor()]))
    valid = CIFAR10(root='data', train=False, transform=Compose([ToTensor()]))
    # 返回数据集结果
    return train, valid


# if __name__ == '__main__':
#     # 数据集加载
#     train_dataset, valid_dataset = create_dataset()
#     # 数据集类别
#     print("数据集类别:", train_dataset.class_to_idx)
#     # 数据集中的图像数据
#     print("训练集数据集:", train_dataset.data.shape)
#     print("测试集数据集:", valid_dataset.data.shape)
#     # 图像展示
#     plt.figure(figsize=(2, 2))
#     plt.imshow(train_dataset.data[1])
#     plt.title(train_dataset.targets[1])
#     plt.show()


# 3.模型构建
class ImageClassification(nn.Module):
    # 定义网络结构
    def __init__(self):
        super(ImageClassification, self).__init__()
        # 定义网络层:卷积层+池化层
        self.conv1 = nn.Conv2d(3, 6, stride=1, kernel_size=3)
        self.pool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2)
        self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, stride=1, kernel_size=3)
        self.pool2 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2)
        # 全连接层
        self.linear1 = nn.Linear(576, 120)
        self.linear2 = nn.Linear(120, 84)
        self.out = nn.Linear(84, 10)

    # 定义前向传播
    def forward(self, x):
        # 卷积+relu+池化
        x = torch.relu(self.conv1(x))
        x = self.pool1(x)
        # 卷积+relu+池化
        x = torch.relu(self.conv2(x))
        x = self.pool2(x)
        # 将特征图做成以为向量的形式:相当于特征向量
        x = x.reshape(x.size(0), -1)
        # 全连接层
        x = torch.relu(self.linear1(x))
        x = torch.relu(self.linear2(x))
        # 返回输出结果
        return self.out(x)


# if __name__ == '__main__':
#     # 模型实例化
#     model = ImageClassification()
#     summary(model, input_size=(3, 32, 32), batch_size=1)

# 4.训练函数编写
def train(model, train_dataset):
    criterion = nn.CrossEntropyLoss()  # 构建损失函数
    optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-3)  # 构建优化方法
    epoch = 20  # 训练轮数
    for epoch_idx in range(epoch):
        # 构建数据加载器
        dataloader = DataLoader(train_dataset, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=True)
        sam_num = 0  # 样本数量
        total_loss = 0.0  # 损失总和
        start = time.time()  # 开始时间
        # 遍历数据进行网络训练
        for x, y in dataloader:
            output = model(x)
            loss = criterion(output, y)  # 计算损失
            optimizer.zero_grad()  # 梯度清零
            loss.backward()  # 反向传播
            optimizer.step()  # 参数更新
            total_loss += loss.item()  # 统计损失和
            sam_num += 1
        print('epoch:%2s loss:%.5f time:%.2fs' % (epoch_idx + 1, total_loss / sam_num, time.time() - start))
    # 模型保存
    torch.save(model.state_dict(), 'data/image_classification.pth')




def test(valid_dataset):
    # 构建数据加载器
    dataloader = DataLoader(valid_dataset, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=True)
    # 加载模型并加载训练好的权重
    model = ImageClassification()
    model.load_state_dict(torch.load('data/image_classification.pth'))
    model.eval()
    # 计算精度
    total_correct = 0
    total_samples = 0
    # 遍历每个batch的数据,获取预测结果,计算精度
    for x, y in dataloader:
        output = model(x)
        total_correct += (torch.argmax(output, dim=-1) == y).sum()
        total_samples += len(y)
        # 打印精度
    print('Acc: %.2f' % (total_correct / total_samples))


if __name__ == '__main__':
    # 数据集加载
    train_dataset, valid_dataset = create_dataset()
    # 模型实例化
    model = ImageClassification()
    # 模型训练
    # train(model, train_dataset)
    # 模型预测
    test(valid_dataset)
相关推荐
DeepModel3 小时前
【分类算法】逻辑回归超详细讲解
分类·数据挖掘·逻辑回归
智算菩萨3 小时前
【How Far Are We From AGI】3 AGI的边界扩张——数字、物理与智能三重接口的技术实现与伦理困境
论文阅读·人工智能·深度学习·ai·agi
剑穗挂着新流苏3123 小时前
Pytorch加载数据
python·深度学习·transformer
智算菩萨7 小时前
【How Far Are We From AGI】6 AGI的进化论——从胚胎到终极的三级跃迁与发展路线图
论文阅读·人工智能·深度学习·ai·agi
梦醒过后说珍重7 小时前
【超分实战】拒绝灾难性遗忘!记一次原生4K医疗影像(SurgiSR4K)的模型微调踩坑实录
深度学习
梦醒过后说珍重7 小时前
拒绝显存溢出!手把手教你写原生 4K 超分辨率数据集 (SurgiSR4K) 的 PyTorch DataLoader
深度学习
junjunzai1238 小时前
设置cuda:1但是cuda:0在波动的问题
人工智能·深度学习
智算菩萨10 小时前
多目标超启发式算法系统文献综述:人机协同大语言模型方法论深度精读
论文阅读·人工智能·深度学习·ai·多目标·综述
简单光学10 小时前
ISDM: 基于生成扩散模型的散射介质成像重建技术报告
深度学习·扩散模型·散射成像·分数匹配·随机微分方程
IT阳晨。10 小时前
PyTorch深度学习实践
人工智能·pytorch·深度学习