【深度学习】分类问题代码实战之初始手写数据集

手写数据集分类问题通常是指通过机器学习模型对手写数字进行分类。最著名的手写数字数据集是 MNIST(Modified National Institute of Standards and Technology) 数据集,它包含了大量的手写数字图像,广泛用于图像分类和机器学习的研究与教学。在手写数据集分类问题中,目标是将手写数字图像(通常是 28x28 像素的灰度图像)映射到对应的数字标签(0 到 9)。例如,如果输入的图像是数字"3",模型的目标就是预测该图像是数字"3"。

utils.py

python 复制代码
import torch
from matplotlib import pyplot as plt
def plot_curve(data):
    fig = plt.figure()
    plt.plot(range(len(data), data, color='blue'))
    plt.legend(['value'],loc='upper right')
    plt.xlabel('step')
    plt.ylabel('value')
    plt.show()

def plot_image(img, label, name):
    fig = plt.figure()
    for i in range(6):
        plt.subplot(2, 3, i + 1)
        plt.tight_layout()
        plt.imshow(img[i][0] * 0.3081 + 0.1307, cmap='gray', interpolation = 'none')
        plt.title("{}:{}".format(name, label[i].item()))
        plt.xticks([])
        plt.yticks([])
    plt.show()

def one_hot(label, depth=10):
    out = torch.zeros(label.size(0), depth)
    idx = torch.LongTensor(label).view(-1, 1)
    out.scatter_(dim = 1, index = idx, value = 1)
    return out

mnist_train.py:

python 复制代码
# 导入问题所需要的关键包
import torch
from torch import nn
from torch.nn import functional as F
from torch import optim
import torchvision
from matplotlib import pyplot as plt
from utils import plot_image, plot_curve, one_hot

# step 1.load dataset加载数据集
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(torchvision.datasets.MNIST('mnist data', train=True, download=True, transform=torchvision.transforms.Compose([torchvision.transforms.ToTensor(), torchvision.transforms.Normalize((0.1307,),(0.3081,))])), batch_size=batch_size, shuffle=True)

test_loader = torch.utils.data.DataLoader(torchvision.datasets.MNIST('mnist data/', train=False, download=True, transform=torchvision.transforms.Compose([torchvision.transforms.ToTensor(), torchvision.transforms.Normalize((0.1307,),(0.3081,))])), batch_size=batch_size, shuffle=False)

x, y = next(iter(train_loader))
print(x.shape, y.shape, x.min(), x.max())
plot_image(x, y, 'image sample')

# 构建网络模型
class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(Net,self).__init__()
        
        self.fc1 = nn.Linear(28 * 28, 256)
        self.fc2 = nn.Linear(256, 64)
        self.fc3 = nn.Linear(64, 10)

     def forward(self, x):
        x = F.relu(self.fc1(x))
        x = F.relu(self.fc2(x))
        x = self.fc3(x)
       
        return x

# 进行网络的初始化
net = Net()
# 定义优化器
optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)
# 初始化数组存储loss数值便于绘图
train_loss =[] 

# 对数据集迭代
for epoch in range(3):
    # 对batch迭代
    for batch_idx, (x, y) in enumerate(train_loader):
        # x:[b,1,28,28],y:[512]
        # [b, 784]
        x = x.view(x.size(0), 28*28)
        # [b, 10]
        out = net(x)
        y_onehot = one_hot(y)
        # loss=mse(out, y_onehot) 计算loss数值
        loss = F.mse_loss(out, y_onehot)
        # 将梯度置零操作
        optimizer.zero_grad()
        # 反向传播
        loss.backward()
        # 更新权重值
        optimizer.step()
        # 累加loss值
        train_loss.append(loss.item())
        # 每十个batch进行loss值打印
        if batch_idx % 10 ==0:
            print(epoch, batch_idx, loss.item())

# 绘制loss曲线
plot_curve(train_loss)

# 进行测试
total_correct = 0
for x, y in test_loader:
    x = x.view(x.size(0), 28*28)
    out = net(x)
    # out[b, 10], pred[b]
    pred = out.argmax(dim=1)
    correct = pred.eq(y).sum().float()
    totol_correct += correct

total_num = len(test_loader.dataset)
acc = total_correct / total_num
print('test acc:', acc)

# 进行样例打印
x, y = next(iter(test_loader))
out = net(x.view(x.size(0), 28*28))
pred = out.argmax(dim=1)
plot_image(x, pred, 'test')
相关推荐
奔跑中的小象2 小时前
统信UOS + 天数AI卡部署SGLang服务手册
人工智能·uos·sglang·天数智芯
DevSecOps选型指南2 小时前
中国版Mythos,为何是悬镜安全灵脉CodeAI?
人工智能·安全
Shockang2 小时前
LangGraph 状态机实战
人工智能
刹那芳华19922 小时前
循环神经网络的从零开始实现(RNN)
人工智能·rnn·深度学习
阿童木写作2 小时前
跨境图片翻译工具多合一,批量图片视频字幕翻译加智能抠图
人工智能·python·音视频·语音识别
科技之门2 小时前
AI3D从建模到贴图、绑骨和动画的完整流程怎么做?V2Fun完整工作流指南
人工智能·3d·贴图
宇宙第一小趴菜2 小时前
二、机器学习的应用领域和发展史
人工智能·机器学习
前端开发江鸟2 小时前
我写过 MCP Server,却一直以为 MCP 只有 Tool
人工智能
天国梦3 小时前
自习室智能化升级避坑指南:天学网AI智习室方案实测与选型建议
大数据·人工智能
阿里云云原生3 小时前
可用性从 99.9% 跃升至 99.995%:畅捷通如何用 AI 重塑运维底座?
运维·网络·人工智能