VGG16实现Cifar10分类(PyTorch)
Posted William_Tao(攻城狮)
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了VGG16实现Cifar10分类(PyTorch)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
VGG16实现Cifar10分类(PyTorch)
import os
import ssl
import torch
import torchvision
import torchvision.transforms as transforms
import math
import torch
import torch.nn as nn
if __name__ == '__main__':
ssl._create_default_https_context = ssl._create_unverified_context
########################################
#第1步:载入数据
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#使用torchvision可以很方便地下载cifar10数据集,而torchvision下载的数据集为[0, 1]的PILImage格式,我们需要将张量Tensor归一化到[-1, 1]
transform = transforms.Compose(
[transforms.ToTensor(), #将PILImage转换为张量
transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))] #将[0, 1]归一化到[-1, 1]
)
trainset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./book/classifier_cifar10/data', #root表示cifar10的数据存放目录,使用torchvision可直接下载cifar10数据集,也可直接在https://www.cs.toronto.edu/~kriz/cifar-10-python.tar.gz这里下载(链接来自cifar10官网)
train=True,
download=True,
transform=transform #按照上面定义的transform格式转换下载的数据
)
trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset,
batch_size=4, #每个batch载入的图片数量,默认为1
shuffle=True,
num_workers=2 #载入训练数据所需的子任务数
)
testset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./book/classifier_cifar10/data',
train=False,
download=True,
transform=transform)
testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset,
batch_size=4,
shuffle=False,
num_workers=2)
cifar10_classes = ('plane', 'car', 'bird', 'cat', 'deer', 'dog', 'frog', 'horse', 'ship', 'truck')
#
# ########################################
# #查看训练数据
# #备注:该部分代码可以不放入主函数
# ########################################
import numpy as np
dataiter = iter(trainloader) #随机从训练数据中取一些数据
print(trainloader)
images, labels = dataiter.next()
images.shape #(4L, 3L, 32L, 32L)
#我们可以看到images的shape是4*3*32*32,原因是上面载入训练数据trainloader时一个batch里面有4张图片
torchvision.utils.save_image(images[1],"test.jpg") #我们仅随机保存images中的一张图片看看
print( cifar10_classes[labels[3]] )#打印label
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# 第2步:构建卷积神经网络
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cfg = 'VGG16': [64, 64, 'M', 128, 128, 'M', 256, 256, 256, 'M', 512, 512, 512, 'M', 512, 512, 512, 'M']
class VGG(nn.Module):
def __init__(self, net_name):
super(VGG, self).__init__()
# 构建网络的卷积层和池化层,最终输出命名features,原因是通常认为经过这些操作的输出为包含图像空间信息的特征层
self.features = self._make_layers(cfg[net_name])
# 构建卷积层之后的全连接层以及分类器
self.classifier = nn.Sequential(
nn.Dropout(),
nn.Linear(512, 512), # fc1
nn.ReLU(True),
nn.Dropout(),
nn.Linear(512, 512), # fc2
nn.ReLU(True),
nn.Linear(512, 10), # fc3,最终cifar10的输出是10类
)
# 初始化权重
for m in self.modules():
if isinstance(m, nn.Conv2d):
n = m.kernel_size[0] * m.kernel_size[1] * m.out_channels
m.weight.data.normal_(0, math.sqrt(2. / n))
m.bias.data.zero_()
def forward(self, x):
x = self.features(x) # 前向传播的时候先经过卷积层和池化层
x = x.view(x.size(0), -1)
x = self.classifier(x) # 再将features(得到网络输出的特征层)的结果拼接到分类器上
return x
def _make_layers(self, cfg):
layers = []
in_channels = 3
for v in cfg:
if v == 'M':
layers += [nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2)]
else:
# conv2d = nn.Conv2d(in_channels, v, kernel_size=3, padding=1)
# layers += [conv2d, nn.ReLU(inplace=True)]
layers += [nn.Conv2d(in_channels, v, kernel_size=3, padding=1),
nn.BatchNorm2d(v),
nn.ReLU(inplace=True)]
in_channels = v
return nn.Sequential(*layers)
net = VGG('VGG16')
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# 第3步:定义损失函数和优化方法
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import torch.optim as optim
# x = torch.randn(2,3,32,32)
# y = net(x)
# print(y.size())
criterion = nn.CrossEntropyLoss() # 定义损失函数:交叉熵
optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9) # 定义优化方法:随机梯度下降
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# 第4步:卷积神经网络的训练
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for epoch in range(5): # 训练数据集的迭代次数,这里cifar10数据集将迭代2次
train_loss = 0.0
for batch_idx, data in enumerate(trainloader, 0):
# 初始化
inputs, labels = data # 获取数据
optimizer.zero_grad() # 先将梯度置为0
# 优化过程
outputs = net(inputs) # 将数据输入到网络,得到第一轮网络前向传播的预测结果outputs
loss = criterion(outputs, labels) # 预测结果outputs和labels通过之前定义的交叉熵计算损失
loss.backward() # 误差反向传播
optimizer.step() # 随机梯度下降方法(之前定义)优化权重
# 查看网络训练状态
train_loss += loss.item()
if batch_idx % 2000 == 1999: # 每迭代2000个batch打印看一次当前网络收敛情况
print('[%d, %5d] loss: %.3f' % (epoch + 1, batch_idx + 1, train_loss / 2000))
train_loss = 0.0
print('Saving epoch %d model ...' % (epoch + 1))
state =
'net': net.state_dict(),
'epoch': epoch + 1,
if not os.path.isdir('checkpoint'):
os.mkdir('checkpoint')
torch.save(state, './checkpoint/cifar10_epoch_%d.ckpt' % (epoch + 1))
print('Finished Training')
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# 第5步:批量计算整个测试集预测效果
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correct = 0
total = 0
with torch.no_grad():
for data in testloader:
images, labels = data
outputs = net(images)
_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)
total += labels.size(0)
correct += (predicted == labels).sum().item() # 当标记的label种类和预测的种类一致时认为正确,并计数
print('Accuracy of the network on the 10000 test images: %d %%' % (100 * correct / total))
# 结果打印:Accuracy of the network on the 10000 test images: 73 %
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# 分别查看每个类的预测效果
########################################
class_correct = list(0. for i in range(10))
class_total = list(0. for i in range(10))
with torch.no_grad():
for data in testloader:
images, labels = data
outputs = net(images)
_, predicted = torch.max(outputs, 1)
c = (predicted == labels).squeeze()
for i in range(4):
label = labels[i]
class_correct[label] += c[i].item()
class_total[label] += 1
for i in range(10):
print('Accuracy of %5s : %2d %%' % (
cifar10_classes[i], 100 * class_correct[i] / class_total[i]))
训练打印结果
训练模型
训练时间比较长,如果不想训练,可以直接下载
将下载的jar包解压,并放在根目录下面
将代码中的步骤四注释即可
以上是关于VGG16实现Cifar10分类(PyTorch)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章