<em>Mac</em>Book项目 2009年学校开始实施<em>Mac</em>Book项目,所有师生配备一本<em>Mac</em>Book,并同步更新了校园无线网络。学校每周进行电脑技术更新,每月发送技术支持资料,极大改变了教学及学习方式。因此2011
2021-06-01 09:32:01
資料集下載地址:
連結: https://pan.baidu.com/s/17aglKyKFvMvcug0xrOqJdQ?pwd=6i7m
Dogs vs. Cats(貓狗大戰)來源Kaggle上的一個競賽題,任務為給定一個資料集,設計一種演演算法中的貓狗圖片進行判別。
資料集包括25000張帶標籤的訓練集圖片,貓和狗各125000張,標籤都是以cat or dog命名的。影象為RGB格式jpg圖片,size不一樣。截圖如下:
pytorch的資料預處理部分要寫成一個類,這個類繼承Dataset類,並必須要實現三個函數。
from torch.utils.data import DataLoader,Dataset from torchvision import transforms as T import matplotlib.pyplot as plt import os from PIL import Image class DogCat(Dataset): def __init__(self, root, transforms=None, train=True): imgs = [os.path.join(root,img) for img in os.listdir(root)] imgs_num = len(imgs) if train: self.imgs = imgs[:int(0.7 * imgs_num)] else: self.imgs = imgs[int(0.3 * imgs_num):] if transforms is None: normalize = T.Normalize(mean=[0.485, 0.456, 0.406], std=[0.229, 0.224, 0.225]) self.transforms = T.Compose([ T.Resize(224), T.CenterCrop(224), T.ToTensor(), normalize ]) else: self.transforms = transforms def __getitem__(self, index): img_path = self.imgs[index] # dog label : 1 cat label : 0 label = 1 if "dog" in img_path.split('/')[-1] else 0 data = Image.open(img_path) data = self.transforms(data) return data,label def __len__(self): return len(self.imgs)
__init__為建構函式,我這裡用力定義資料路徑,資料集劃分,transforms。
__getitem__為迭代函數,用來return單個資料的data和label。
__len__返回資料集的長度。
在這個例子中,我們用一個簡單的4層折積,2層全連線,最後跟一個sigmoid輸出二分類的概率的CNN網路。
import torch import torch.nn as nn from torch.autograd import Variable import torch.nn.functional as F class ConvNet(nn.Module): def __init__(self): super(ConvNet, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 32, 3) self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, 3) self.conv3 = nn.Conv2d(64, 128, 3) self.conv4 = nn.Conv2d(128, 128, 3) self.max_pool = nn.MaxPool2d(2) self.relu = nn.ReLU() self.sigmoid = nn.Sigmoid() # 12*12 for size(224,224) 7*7 for size(150,150) self.fc1 = nn.Linear(128*12*12, 512) self.fc2 = nn.Linear(512, 1) def forward(self, x): in_size = x.size(0) x = self.conv1(x) x = self.relu(x) x = self.max_pool(x) x = self.conv2(x) x = self.relu(x) x = self.max_pool(x) x = self.conv3(x) x = self.relu(x) x = self.max_pool(x) x = self.conv4(x) x = self.relu(x) x = self.max_pool(x) # 展開 x = x.view(in_size, -1) x = self.fc1(x) x = self.relu(x) x = self.fc2(x) x = self.sigmoid(x) return x
pytorch定義網路時,必須實現兩個函數,建構函式主要定義一些網路塊,forward函數實現前向推理過程。且在後續程式碼中,如果定義物件model: ConvNet和資料image,可以直接通過model(image)來呼叫froward函數(python真的很神奇,C++出身的我理解這些騷操作好難)
資料準備好了,模型網路定義好了,下一步當然是訓練權重了。
import torch import torch.nn as nn from torch.utils.data import DataLoader,Dataset from dataset import DogCat from network import ConvNet from draw import draw_acc,draw_loss train_data_root = "/home/elvis/workfile/dataset/dataset_kaggledogvscat/train" batch_size = 256 # 1. prepare dataset train_data = DogCat(train_data_root, train=True) val_data = DogCat(train_data_root, train=False) train_dataloader = DataLoader(train_data,batch_size=batch_size,shuffle=True) val_dataloader = DataLoader(val_data,batch_size=batch_size,shuffle=True) # 2. load model model = ConvNet() if torch.cuda.is_available(): model.cuda() # 3. prepare super parameters criterion = nn.BCELoss() learning_rate = 1e-3 # optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=learning_rate, momentum=0.9) optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) # 4. train train_loss_epoch = [] train_acc_epoch = [] val_loss_epoch = [] val_acc_epoch = [] for epoch in range(1, 10): model.train() train_loss = 0; train_acc = 0; for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_dataloader): if torch.cuda.is_available(): data, target = data.cuda(), target.cuda().float().unsqueeze(-1) else: data, target = data, target.float().unsqueeze(-1) optimizer.zero_grad() output = model(data) # print(output) loss = criterion(output, target) train_loss += loss.item(); pred = torch.tensor([[1] if num[0] >= 0.5 else [0] for num in output]).cuda(); train_acc += pred.eq(target.long()).sum().item(); loss.backward() optimizer.step() if(batch_idx+1)%10 == 0: print('Train Epoch: {} [{}/{} ({:.0f}%)]tLoss: {:.6f}'.format( epoch, (batch_idx+1) * len(data), len(train_dataloader.dataset), 100. * (batch_idx+1) / len(train_dataloader), loss.item())) train_loss_epoch.append(train_loss / len(train_dataloader)); train_acc_epoch.append(train_acc / len(train_dataloader.dataset)); print('nTrain set: Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)'.format(train_loss / len(train_dataloader), train_acc, len(train_dataloader.dataset), 100. * train_acc / len(train_dataloader.dataset))); # val model.eval() test_loss = 0 correct = 0 with torch.no_grad(): for batch_idx, (data, target) in enumerate(val_dataloader): if torch.cuda.is_available(): data, target = data.cuda(), target.cuda().float().unsqueeze(-1) else: data, target = data, target.float().unsqueeze(-1) output = model(data) # print(output) test_loss += criterion(output, target).item(); #每個批次平均,一個epoch裡所有批次求和 pred = torch.tensor([[1] if num[0] >= 0.5 else [0] for num in output]).cuda() correct += pred.eq(target.long()).sum().item() print('Valid set: Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)n'.format(test_loss/len(val_dataloader), correct, len(val_dataloader.dataset), 100. * correct / len(val_dataloader.dataset))); val_loss_epoch.append(test_loss / len(val_dataloader)); val_acc_epoch.append(correct / len(val_dataloader.dataset)); # Save model val_acc_rate = correct / len(val_dataloader.dataset); save = True best = "best.pt" last = "last.pt" if save: # Save last, best and delete torch.save(model.state_dict(), last) if val_acc_rate == max(val_acc_epoch): torch.save(model.state_dict(), best) print("save epoch {} model".format(epoch)) # 5. drawing draw_loss(train_loss_epoch, val_loss_epoch) draw_acc(train_acc_epoch,val_acc_epoch)
第一步,準備資料。先用我們之前定義的DogCat類來載入資料,但這個類繼承自dataset,是載入一條資料的。如果要批次載入資料,還要用pytorch內部的另一個類DataLoader,然後在建構函式裡傳入batchsize就可以批次載入資料了。注意這裡的類物件實際是一個生成器,後續通過迴圈就可以一直批次的去取資料了。
第二步,定義模型物件,有用顯示卡就把模型放在顯示卡上,沒有的話就用cpu跑。
第三步,定義一些超引數。因為是二分類,網路最後一層為sigmoid輸出類別的概率值,所以選用二分類交叉熵損失函數。再設定一下學習率和優化器。
第四步,訓練n個epoch。在每一個epoch裡計算訓練集準去率,驗證集準確率,並儲存模型。
最後結果像這樣
有條件的可以多訓練幾個epoch試試。
到此這篇關於Pytorch自定義CNN網路實現貓狗分類詳解過程的文章就介紹到這了,更多相關Pytorch貓狗分類內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com!
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