PyTorch 实战:CIFAR-10 图像分类与网络优化

一、引言

图像分类是计算机视觉领域的基础任务,CIFAR-10 数据集包含 10 类常见物体的图像,是入门图像分类的经典数据集。本文将使用 PyTorch 框架,从数据加载与预处理开始,构建卷积神经网络(CNN)进行 CIFAR-10 图像分类,并对网络进行优化,提升分类性能。

二、数据准备与预处理

(一)数据集介绍

CIFAR-10 数据集有 60000 张 32×32 彩色图像,分为 10 类,每类 6000 张。其中 50000 张用于训练,10000 张用于测试。

(二)代码实现

首先导入必要的库,然后定义数据转换操作,将图像转换为张量并进行标准化,接着加载训练集和测试集,并使用 DataLoader 来批量加载数据。

为了直观查看数据,我们还可以定义一个函数来显示图像:

三、构建基础 CNN 模型

(一)模型结构

我们构建一个包含两层卷积、两层池化和两层全连接的 CNN 模型。卷积层用于提取图像特征,池化层用于降低特征维度,全连接层用于分类。

(二)模型训练

使用随机梯度下降(SGD)优化器和交叉熵损失函数来训练模型,训练 10 个 epoch。

(三)模型评估

在测试集上评估模型的性能,包括总体准确率和各类别的准确率。

四、网络优化

(一)优化思路

为了减少模型参数数量,同时保证一定的性能,我们引入全局平均池化(GAP)层。全局平均池化可以替代全连接层,减少参数数量,还能增强模型的泛化能力。

(二)优化后模型

三)优化后模型训练与评估

同样使用 SGD 优化器和交叉熵损失函数训练优化后的模型,然后在测试集上评估性能,对比优化前后的效果。

五、总结

本文从 CIFAR-10 数据集的加载与预处理开始,构建了基础的 CNN 模型进行图像分类,然后通过引入全局平均池化层对网络进行优化,减少了模型参数数量。

相关推荐
技术闲聊DD1 小时前
深度学习(5)-PyTorch 张量详细介绍
人工智能·pytorch·深度学习
JJJJ_iii4 小时前
【机器学习05】神经网络、模型表示、前向传播、TensorFlow实现
人工智能·pytorch·python·深度学习·神经网络·机器学习·tensorflow
William.csj4 小时前
服务器/Pytorch——对于只调用一次的函数初始化,放在for训练外面和里面的差异
人工智能·pytorch·python
Ingsuifon4 小时前
pytorch踩坑记录
人工智能·pytorch·python
CLubiy4 小时前
【研究生随笔】PyTorch中的概率论
人工智能·pytorch·深度学习·概率论
盼小辉丶5 小时前
PyTorch实战(9)——从零开始实现Transformer
pytorch·深度学习·transformer
茗创科技7 小时前
Annals of Neurology | EEG‘藏宝图’:用于脑电分类、聚类与预测的语义化低维流形
分类·数据挖掘·聚类
Francek Chen8 小时前
【深度学习计算机视觉】14:实战Kaggle比赛:狗的品种识别(ImageNet Dogs)
人工智能·pytorch·深度学习·计算机视觉·kaggle·imagenet dogs
woshihonghonga9 小时前
PyTorch矩阵乘法函数区别解析与矩阵高级索引说明——《动手学深度学习》3.6.3、3.6.4和3.6.5 (P79)
人工智能·pytorch·python·深度学习·jupyter·矩阵
CLubiy9 小时前
【研究生随笔】Pytorch中的线性代数(微分)
人工智能·pytorch·深度学习·线性代数·梯度·微分