pytorch实现高光谱异常检测完整代码

时间: 2023-06-24 13:05:17 浏览: 207
以下是使用 PyTorch 实现高光谱异常检测的完整代码。我们将使用一个基于卷积神经网络的模型来实现该任务。 首先,我们需要导入必要的库和模块: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import Dataset, DataLoader from sklearn.model_selection import train_test_split import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt ``` 接下来,我们可以定义一个自定义的数据集类 `HyperspectralDataset` 来加载我们的训练数据和测试数据: ```python class HyperspectralDataset(Dataset): def __init__(self, data, labels): self.data = data self.labels = labels def __len__(self): return len(self.labels) def __getitem__(self, idx): return (self.data[idx], self.labels[idx]) ``` 现在,我们可以定义我们的模型。我们将使用一个具有多个卷积层和池化层的卷积神经网络。最后,我们添加一个全连接层和一个输出层来进行分类。 ```python class HyperspectralCNN(nn.Module): def __init__(self): super(HyperspectralCNN, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 32, kernel_size=3, padding=1) self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, kernel_size=3, padding=1) self.conv3 = nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, padding=1) self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2) self.fc1 = nn.Linear(128 * 6 * 6, 256) self.fc2 = nn.Linear(256, 2) def forward(self, x): x = self.pool(nn.functional.relu(self.conv1(x))) x = self.pool(nn.functional.relu(self.conv2(x))) x = self.pool(nn.functional.relu(self.conv3(x))) x = x.view(-1, 128 * 6 * 6) x = nn.functional.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return x ``` 我们还需要定义一些超参数,例如批大小、学习率、迭代次数等。 ```python batch_size = 64 learning_rate = 0.001 num_epochs = 20 ``` 接下来,我们可以加载我们的数据。在本文中,我们将使用一个名为 `Indian_pines_corrected` 的高光谱图像数据集。 ```python data = pd.read_csv('Indian_pines_corrected.csv', header=None).values.astype(float) labels = pd.read_csv('Indian_pines_labels.csv', header=None).values.astype(int) X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(data, labels, test_size=0.2, random_state=42) train_dataset = HyperspectralDataset(X_train, y_train) test_dataset = HyperspectralDataset(X_test, y_test) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) ``` 现在,我们可以定义我们的优化器和损失函数。 ```python model = HyperspectralCNN() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) criterion = nn.CrossEntropyLoss() ``` 最后,我们可以开始训练我们的模型。 ```python train_losses = [] test_losses = [] for epoch in range(num_epochs): train_loss = 0.0 for i, (inputs, labels) in enumerate(train_loader): optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs.unsqueeze(1)) loss = criterion(outputs, labels.squeeze()) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() * inputs.size(0) train_loss /= len(train_loader.dataset) train_losses.append(train_loss) test_loss = 0.0 with torch.no_grad(): for inputs, labels in test_loader: outputs = model(inputs.unsqueeze(1)) loss = criterion(outputs, labels.squeeze()) test_loss += loss.item() * inputs.size(0) test_loss /= len(test_loader.dataset) test_losses.append(test_loss) print('Epoch: {}, Training Loss: {:.4f}, Validation Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, train_loss, test_loss)) ``` 在训练完成后,我们可以使用测试数据来评估模型的性能。 ```python correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for inputs, labels in test_loader: outputs = model(inputs.unsqueeze(1)) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels.squeeze()).sum().item() accuracy = 100 * correct / total print('Test Accuracy: {:.2f}%'.format(accuracy)) ``` 最后,我们可以绘制训练和测试损失随时间的变化图。 ```python plt.plot(train_losses, label='Training Loss') plt.plot(test_losses, label='Validation Loss') plt.legend() plt.show() ``` 希望这篇文章能够帮助你用 PyTorch 实现高光谱异常检测。

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