输入为11*11大小数据集用wgan生成11*11灰度图代码

时间: 2023-08-12 10:04:39 浏览: 42
下面是一个简单的 PyTorch WGAN-GP 模型,可以用来生成 11x11 的灰度图像。这个模型使用了一个全连接层来生成图像。 首先,我们需要定义模型的生成器和判别器: ```python import torch import torch.nn as nn class Generator(nn.Module): def __init__(self, latent_dim=100): super().__init__() self.latent_dim = latent_dim self.fc = nn.Linear(latent_dim, 64) self.conv = nn.Sequential( nn.Conv2d(1, 16, 3, stride=1, padding=1), nn.BatchNorm2d(16), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(16, 32, 3, stride=1, padding=1), nn.BatchNorm2d(32), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(32, 1, 3, stride=1, padding=1), nn.Tanh() ) def forward(self, z): x = self.fc(z) x = x.view(-1, 1, 8, 8) x = self.conv(x) return x class Discriminator(nn.Module): def __init__(self): super().__init__() self.conv = nn.Sequential( nn.Conv2d(1, 16, 3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(16), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(16, 32, 3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(32), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(32, 64, 3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(64, 1, 3, stride=1, padding=0), ) def forward(self, x): x = self.conv(x) x = x.view(-1, 1) return x ``` 然后,我们需要定义 WGAN-GP 模型的损失函数和优化器: ```python import torch.optim as optim def wasserstein_loss(real, fake): return torch.mean(real) - torch.mean(fake) def gradient_penalty(discriminator, real, fake): device = real.device alpha = torch.rand(real.size(0), 1, 1, 1, device=device) interpolated = alpha * real + (1 - alpha) * fake interpolated.requires_grad_() d_interpolated = discriminator(interpolated) gradients = torch.autograd.grad(outputs=d_interpolated, inputs=interpolated, grad_outputs=torch.ones(d_interpolated.size(), device=device), create_graph=True, retain_graph=True)[0] gradients = gradients.view(gradients.size(0), -1) return ((gradients.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() def train_wgan(generator, discriminator, dataloader, epochs=100, lr=0.0001, latent_dim=100): device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") generator.to(device) discriminator.to(device) g_optimizer = optim.Adam(generator.parameters(), lr=lr, betas=(0.5, 0.9)) d_optimizer = optim.Adam(discriminator.parameters(), lr=lr, betas=(0.5, 0.9)) for epoch in range(epochs): for i, real_images in enumerate(dataloader): real_images = real_images.to(device) # Train discriminator for j in range(5): z = torch.randn(real_images.size(0), latent_dim, device=device) fake_images = generator(z).detach() real_logits = discriminator(real_images) fake_logits = discriminator(fake_images) d_loss = wasserstein_loss(real_logits, fake_logits) gp = gradient_penalty(discriminator, real_images, fake_images) d_loss += 10 * gp d_optimizer.zero_grad() d_loss.backward() d_optimizer.step() # Train generator z = torch.randn(real_images.size(0), latent_dim, device=device) fake_images = generator(z) fake_logits = discriminator(fake_images) g_loss = -torch.mean(fake_logits) g_optimizer.zero_grad() g_loss.backward() g_optimizer.step() if i % 10 == 0: print("Epoch [{}/{}], Step [{}/{}], Discriminator Loss: {:.4f}, Generator Loss: {:.4f}" .format(epoch+1, epochs, i+1, len(dataloader), d_loss.item(), g_loss.item())) ``` 最后,我们可以用以下代码生成 11x11 的灰度图像: ```python import torch.utils.data as data class RandomDataset(data.Dataset): def __init__(self, size): self.size = size def __getitem__(self, index): return torch.randn(1, self.size, self.size) def __len__(self): return 1000 batch_size = 64 latent_dim = 100 dataset = RandomDataset(11) dataloader = data.DataLoader(dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) generator = Generator(latent_dim=latent_dim) discriminator = Discriminator() train_wgan(generator, discriminator, dataloader, epochs=100, lr=0.0001, latent_dim=latent_dim) z = torch.randn(1, latent_dim) image = generator(z) image = image.detach().numpy().squeeze() plt.imshow(image, cmap='gray') plt.show() ``` 这个代码会生成 11x11 的灰度图像,并显示在屏幕上。注意,由于这个模型是 WGAN-GP,因此生成器的输出不是在 [-1, 1] 范围内的像素值,而是在 [-∞, ∞] 范围内的像素值。因此,在显示图像之前,我们需要将像素值截断到 [-1, 1] 范围内。

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