写一段完整的程序,基于transformer方法对二值图像进行去噪声处理,实现数据的训练和预测,图像在minst数据集读取
时间: 2023-06-15 19:02:54 浏览: 133
由于题目中要求使用Transformer方法对二值图像进行去噪声处理,我们可以使用Denoising Autoencoder(DAE)来实现。DAE是一种无监督学习方法,它的目标是从原始数据中学习出一个低维表示,然后再从该低维表示中重构出原始数据。
下面是基于Transformer方法对二值图像进行去噪声处理的完整程序,包括数据的训练和预测,图像在minst数据集读取:
```python
import torch
import torch.nn as nn
import torch.optim as optim
import torchvision.datasets as datasets
import torchvision.transforms as transforms
from torch.utils.data import DataLoader
# 定义超参数
batch_size = 128
num_epochs = 10
learning_rate = 0.001
device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu')
# 定义数据预处理
transform = transforms.Compose([
transforms.ToTensor(),
transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))
])
# 加载数据集
train_dataset = datasets.MNIST(root='./data', train=True, transform=transform, download=True)
test_dataset = datasets.MNIST(root='./data', train=False, transform=transform, download=True)
# 定义模型
class DAE(nn.Module):
def __init__(self):
super().__init__()
self.encoder = nn.TransformerEncoder(nn.TransformerEncoderLayer(d_model=28*28, nhead=8), num_layers=6)
self.decoder = nn.Linear(28*28, 28*28)
def forward(self, x):
x = x.view(-1, 28*28)
x = self.encoder(x)
x = self.decoder(x)
x = x.view(-1, 1, 28, 28)
return x
model = DAE().to(device)
# 定义损失函数和优化器
criterion = nn.MSELoss()
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)
# 训练模型
train_loader = DataLoader(dataset=train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True)
for epoch in range(num_epochs):
for data in train_loader:
img, _ = data
img_noisy = img + 0.5 * torch.randn(img.size())
img_noisy = torch.clamp(img_noisy, -1, 1)
img_noisy = img_noisy.to(device)
img = img.to(device)
output = model(img_noisy)
loss = criterion(output, img)
optimizer.zero_grad()
loss.backward()
optimizer.step()
print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss.item()))
# 测试模型
test_loader = DataLoader(dataset=test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False)
with torch.no_grad():
for data in test_loader:
img, _ = data
img_noisy = img + 0.5 * torch.randn(img.size())
img_noisy = torch.clamp(img_noisy, -1, 1)
img_noisy = img_noisy.to(device)
img = img.to(device)
output = model(img_noisy)
break
# 可视化结果
import matplotlib.pyplot as plt
plt.figure(figsize=(10, 5))
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.imshow(img_noisy[0][0].cpu().numpy(), cmap='gray')
plt.title('Noisy Image')
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.imshow(output[0][0].cpu().numpy(), cmap='gray')
plt.title('Denoised Image')
plt.show()
```
在训练过程中,我们首先从数据集中读取一批数据,然后为每张图像添加高斯噪声,接着将带噪声的图像输入到模型中,最后计算损失并更新模型参数。在测试过程中,我们也是从数据集中读取一批数据,为每张图像添加高斯噪声,并将带噪声的图像输入到模型中,最终输出去噪后的图像并进行可视化。
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