PyTorch CNN实战之MNIST手写数字识别示例

简介

卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)是深度学习技术中极具代表的网络结构之一,在图像处理领域取得了很大的成功,在国际标准的ImageNet数据集上,许多成功的模型都是基于CNN的。

卷积神经网络CNN的结构一般包含这几个层:

  1. 输入层:用于数据的输入
  2. 卷积层:使用卷积核进行特征提取和特征映射
  3. 激励层:由于卷积也是一种线性运算,因此需要增加非线性映射
  4. 池化层:进行下采样,对特征图稀疏处理,减少数据运算量。
  5. 全连接层:通常在CNN的尾部进行重新拟合,减少特征信息的损失
  6. 输出层:用于输出结果

PyTorch实战

本文选用上篇的数据集MNIST手写数字识别实践CNN。

import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
import torch.optim as optim
from torchvision import datasets, transforms
from torch.autograd import Variable

# Training settings
batch_size = 64

# MNIST Dataset
train_dataset = datasets.MNIST(root='./data/',
                train=True,
                transform=transforms.ToTensor(),
                download=True)

test_dataset = datasets.MNIST(root='./data/',
               train=False,
               transform=transforms.ToTensor())

# Data Loader (Input Pipeline)
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(dataset=train_dataset,
                      batch_size=batch_size,
                      shuffle=True)

test_loader = torch.utils.data.DataLoader(dataset=test_dataset,
                     batch_size=batch_size,
                     shuffle=False)

class Net(nn.Module):
  def __init__(self):
    super(Net, self).__init__()
    # 输入1通道,输出10通道,kernel 5*5
    self.conv1 = nn.Conv2d(1, 10, kernel_size=5)
    self.conv2 = nn.Conv2d(10, 20, kernel_size=5)
    self.mp = nn.MaxPool2d(2)
    # fully connect
    self.fc = nn.Linear(320, 10)

  def forward(self, x):
    # in_size = 64
    in_size = x.size(0) # one batch
    # x: 64*10*12*12
    x = F.relu(self.mp(self.conv1(x)))
    # x: 64*20*4*4
    x = F.relu(self.mp(self.conv2(x)))
    # x: 64*320
    x = x.view(in_size, -1) # flatten the tensor
    # x: 64*10
    x = self.fc(x)
    return F.log_softmax(x)

model = Net()

optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.5)

def train(epoch):
  for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader):
    data, target = Variable(data), Variable(target)
    optimizer.zero_grad()
    output = model(data)
    loss = F.nll_loss(output, target)
    loss.backward()
    optimizer.step()
    if batch_idx % 200 == 0:
      print('Train Epoch: {} [{}/{} ({:.0f}%)]\tLoss: {:.6f}'.format(
        epoch, batch_idx * len(data), len(train_loader.dataset),
        100. * batch_idx / len(train_loader), loss.data[0]))

def test():
  test_loss = 0
  correct = 0
  for data, target in test_loader:
    data, target = Variable(data, volatile=True), Variable(target)
    output = model(data)
    # sum up batch loss
    test_loss += F.nll_loss(output, target, size_average=False).data[0]
    # get the index of the max log-probability
    pred = output.data.max(1, keepdim=True)[1]
    correct += pred.eq(target.data.view_as(pred)).cpu().sum()

  test_loss /= len(test_loader.dataset)
  print('\nTest set: Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)\n'.format(
    test_loss, correct, len(test_loader.dataset),
    100. * correct / len(test_loader.dataset)))

for epoch in range(1, 10):
  train(epoch)
  test()

输出结果:

Train Epoch: 1 [0/60000 (0%)]   Loss: 2.315724
Train Epoch: 1 [12800/60000 (21%)]  Loss: 1.931551
Train Epoch: 1 [25600/60000 (43%)]  Loss: 0.733935
Train Epoch: 1 [38400/60000 (64%)]  Loss: 0.165043
Train Epoch: 1 [51200/60000 (85%)]  Loss: 0.235188

Test set: Average loss: 0.1935, Accuracy: 9421/10000 (94%)

Train Epoch: 2 [0/60000 (0%)]   Loss: 0.333513
Train Epoch: 2 [12800/60000 (21%)]  Loss: 0.163156
Train Epoch: 2 [25600/60000 (43%)]  Loss: 0.213840
Train Epoch: 2 [38400/60000 (64%)]  Loss: 0.141114
Train Epoch: 2 [51200/60000 (85%)]  Loss: 0.128191

Test set: Average loss: 0.1180, Accuracy: 9645/10000 (96%)

Train Epoch: 3 [0/60000 (0%)]   Loss: 0.206469
Train Epoch: 3 [12800/60000 (21%)]  Loss: 0.234443
Train Epoch: 3 [25600/60000 (43%)]  Loss: 0.061048
Train Epoch: 3 [38400/60000 (64%)]  Loss: 0.192217
Train Epoch: 3 [51200/60000 (85%)]  Loss: 0.089190

Test set: Average loss: 0.0938, Accuracy: 9723/10000 (97%)

Train Epoch: 4 [0/60000 (0%)]   Loss: 0.086325
Train Epoch: 4 [12800/60000 (21%)]  Loss: 0.117741
Train Epoch: 4 [25600/60000 (43%)]  Loss: 0.188178
Train Epoch: 4 [38400/60000 (64%)]  Loss: 0.049807
Train Epoch: 4 [51200/60000 (85%)]  Loss: 0.174097

Test set: Average loss: 0.0743, Accuracy: 9767/10000 (98%)

Train Epoch: 5 [0/60000 (0%)]   Loss: 0.063171
Train Epoch: 5 [12800/60000 (21%)]  Loss: 0.061265
Train Epoch: 5 [25600/60000 (43%)]  Loss: 0.103549
Train Epoch: 5 [38400/60000 (64%)]  Loss: 0.019137
Train Epoch: 5 [51200/60000 (85%)]  Loss: 0.067103

Test set: Average loss: 0.0720, Accuracy: 9781/10000 (98%)

Train Epoch: 6 [0/60000 (0%)]   Loss: 0.069251
Train Epoch: 6 [12800/60000 (21%)]  Loss: 0.075502
Train Epoch: 6 [25600/60000 (43%)]  Loss: 0.052337
Train Epoch: 6 [38400/60000 (64%)]  Loss: 0.015375
Train Epoch: 6 [51200/60000 (85%)]  Loss: 0.028996

Test set: Average loss: 0.0694, Accuracy: 9783/10000 (98%)

Train Epoch: 7 [0/60000 (0%)]   Loss: 0.171613
Train Epoch: 7 [12800/60000 (21%)]  Loss: 0.078520
Train Epoch: 7 [25600/60000 (43%)]  Loss: 0.149186
Train Epoch: 7 [38400/60000 (64%)]  Loss: 0.026692
Train Epoch: 7 [51200/60000 (85%)]  Loss: 0.108824

Test set: Average loss: 0.0672, Accuracy: 9793/10000 (98%)

Train Epoch: 8 [0/60000 (0%)]   Loss: 0.029188
Train Epoch: 8 [12800/60000 (21%)]  Loss: 0.031202
Train Epoch: 8 [25600/60000 (43%)]  Loss: 0.194858
Train Epoch: 8 [38400/60000 (64%)]  Loss: 0.051497
Train Epoch: 8 [51200/60000 (85%)]  Loss: 0.024832

Test set: Average loss: 0.0535, Accuracy: 9837/10000 (98%)

Train Epoch: 9 [0/60000 (0%)]   Loss: 0.026706
Train Epoch: 9 [12800/60000 (21%)]  Loss: 0.057807
Train Epoch: 9 [25600/60000 (43%)]  Loss: 0.065225
Train Epoch: 9 [38400/60000 (64%)]  Loss: 0.037004
Train Epoch: 9 [51200/60000 (85%)]  Loss: 0.057822

Test set: Average loss: 0.0538, Accuracy: 9829/10000 (98%)

Process finished with exit code 0

参考:https://github.com/hunkim/PyTorchZeroToAll

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持我们。

(0)

相关推荐

  • pytorch 调整某一维度数据顺序的方法

    在pytorch中,Tensor是以引用的形式存在的,故而并不能直接像python交换数据那样 a = torch.Tensor(3,4) a[0],a[1] = a[1],a[0] # 这会导致a的结果为a=(a[1],a[1],a[2]) # 而非预期的(a[1],a[0],a[2]) 这是因为引用赋值导致的,在交换过程,如下所示,当b的值赋值与a的时候,因为tmp指针与a是同一变量的不同名,故而tmp的内容也会变为b. # 交换a,b a,b = b,a # 等价于 tmp = a a =

  • PyTorch 1.0 正式版已经发布了

    PyTorch 1.0 同时面向产品化 AI 和突破性研究的发展,「我们在 PyTorch1.0 发布前解决了几大问题,包括可重用.性能.编程语言和可扩展性.」Facebook 人工智能副总裁 Jerome Pesenti 曾在PyTorch 开发者大会上表示. 随着 PyTorch 生态系统及社区中有趣新项目及面向开发者的教育资源不断增加,今天 Facebook 在 NeurIPS 大会上发布了 PyTorch 1.0 稳定版.该版本具备生产导向的功能,同时还可以获得主流云平台的支持. 现在,

  • 对PyTorch torch.stack的实例讲解

    不是concat的意思 import torch a = torch.ones([1,2]) b = torch.ones([1,2]) torch.stack([a,b],1) (0 ,.,.) = 1 1 1 1 [torch.FloatTensor of size 1x2x2] 以上这篇对PyTorch torch.stack的实例讲解就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持我们.

  • pytorch 转换矩阵的维数位置方法

    例如: preds = to_numpy(preds)#preds是[2985x16x2] preds = preds.transpose(2, 1, 0)#preds[2x16x2985] 以上这篇pytorch 转换矩阵的维数位置方法就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持我们.

  • pytorch + visdom CNN处理自建图片数据集的方法

    环境 系统:win10 cpu:i7-6700HQ gpu:gtx965m python : 3.6 pytorch :0.3 数据下载 来源自Sasank Chilamkurthy 的教程: 数据:下载链接. 下载后解压放到项目根目录: 数据集为用来分类 蚂蚁和蜜蜂.有大约120个训练图像,每个类有75个验证图像. 数据导入 可以使用 torchvision.datasets.ImageFolder(root,transforms) 模块 可以将 图片转换为 tensor. 先定义transf

  • pytorch对可变长度序列的处理方法详解

    主要是用函数torch.nn.utils.rnn.PackedSequence()和torch.nn.utils.rnn.pack_padded_sequence()以及torch.nn.utils.rnn.pad_packed_sequence()来进行的,分别来看看这三个函数的用法. 1.torch.nn.utils.rnn.PackedSequence() NOTE: 这个类的实例不能手动创建.它们只能被 pack_padded_sequence() 实例化. PackedSequence

  • 对pytorch网络层结构的数组化详解

    最近再写openpose,它的网络结构是多阶段的网络,所以写网络的时候很想用列表的方式,但是直接使用列表不能将网络中相应的部分放入到cuda中去. 其实这个问题很简单的,使用moduleList就好了. 1 我先是定义了一个函数,用来根据超参数,建立一个基础网络结构 stage = [[3, 3, 3, 1, 1], [7, 7, 7, 7, 7, 1, 1]] branches_cfg = [[[128, 128, 128, 512, 38], [128, 128, 128, 512, 19]

  • mac安装pytorch及系统的numpy更新方法

    安装Pytorch 在pytorch官网上选择相应选项,我的是OS X, pip, python2.7, none CUDA. (之所以用python2.7只是觉得现在还有好多代码用2.7写的,用3+版本经常会由于语法更新而报错.而且用3+的话sublime还要配下python3 的building system......) 打开terminal,输入: sudo pip install http://download.pytorch.org/whl/torch-0.3.0.post4-cp2

  • 浅谈pytorch和Numpy的区别以及相互转换方法

    如下所示: # -*- coding: utf-8 -*- # @Time : 2018/1/17 16:37 # @Author : Zhiwei Zhong # @Site : # @File : Numpy_Pytorch.py # @Software: PyCharm import torch import numpy as np np_data = np.arange(6).reshape((2, 3)) # numpy 转为 pytorch格式 torch_data = torch.

  • 使用pytorch进行图像的顺序读取方法

    产生此次实验的原因:当我使用pytorch进行神经网络的训练时,需要每次向CNN传入一组图像,并且这些图片的存放位置是在两个文件夹中: A文件夹:图片1a,图片2a,图片3a--图片1000a B文件夹:图片1b, 图片2b,图片3b--图片1000b 所以在每个循环里,我都希望能从A中取出图片Na,同时从B文件夹中取出对应的图片Nb. 测试一:通过pytorch官方文档中的dataloader搭配python中的迭代器iterator dataset = dset.ImageFolder( r

随机推荐