使用tensorflow2.7,cuda11.6版本实现在LeNet-5上增加BN层,解决手写体数字识别,并比较几种算法(全连接、LeNet-5、LeNet-5+BN)在训练集上的精度变化,画出随epoch变化的曲线的问题,并给出实现代码

时间: 2024-03-12 10:49:59 浏览: 16
好的,以下是我为您提供的实现代码: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers, models, optimizers, datasets import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 加载数据集 (train_images, train_labels), (test_images, test_labels) = datasets.mnist.load_data() train_images, test_images = train_images / 255.0, test_images / 255.0 train_images, test_images = train_images[..., np.newaxis], test_images[..., np.newaxis] # 构建全连接神经网络模型 def build_fc(): model = models.Sequential([ layers.Flatten(input_shape=(28, 28, 1)), layers.Dense(units=128, activation='relu'), layers.Dense(units=10, activation='softmax') ]) return model # 构建LeNet-5模型 def build_lenet5(): model = models.Sequential([ layers.Conv2D(filters=6, kernel_size=(5, 5), activation='sigmoid', input_shape=(28, 28, 1)), layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)), layers.Conv2D(filters=16, kernel_size=(5, 5), activation='sigmoid'), layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)), layers.Flatten(), layers.Dense(units=120, activation='sigmoid'), layers.Dense(units=84, activation='sigmoid'), layers.Dense(units=10, activation='softmax') ]) return model # 构建LeNet-5+BN模型 def build_lenet5_bn(): model = models.Sequential([ layers.Conv2D(filters=6, kernel_size=(5, 5), input_shape=(28, 28, 1)), layers.BatchNormalization(), layers.Activation('sigmoid'), layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)), layers.Conv2D(filters=16, kernel_size=(5, 5)), layers.BatchNormalization(), layers.Activation('sigmoid'), layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)), layers.Flatten(), layers.Dense(units=120), layers.BatchNormalization(), layers.Activation('sigmoid'), layers.Dense(units=84), layers.BatchNormalization(), layers.Activation('sigmoid'), layers.Dense(units=10, activation='softmax') ]) return model # 训练模型并绘制曲线 def train_and_plot(model, train_images, train_labels, test_images, test_labels): model.compile(optimizer=optimizers.Adam(learning_rate=1e-3), loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) history = model.fit(train_images, train_labels, epochs=10, batch_size=64, validation_data=(test_images, test_labels)) plt.plot(history.history['accuracy']) plt.plot(history.history['val_accuracy']) plt.legend(['training', 'validation'], loc='best') plt.title('Accuracy') plt.show() # 构建并训练全连接神经网络模型 fc_model = build_fc() train_and_plot(fc_model, train_images, train_labels, test_images, test_labels) # 构建并训练LeNet-5模型 lenet5_model = build_lenet5() train_and_plot(lenet5_model, train_images, train_labels, test_images, test_labels) # 构建并训练LeNet-5+BN模型 lenet5_bn_model = build_lenet5_bn() train_and_plot(lenet5_bn_model, train_images, train_labels, test_images, test_labels) ``` 需要注意的是,以上代码中的全连接神经网络模型只是一个简单的baseline,如果需要进一步比较其他算法,可以在此基础上进行修改。同时,为了方便起见,此处只画了accuracy的曲线,如果需要画loss的曲线,只需要将`plt.plot(history.history['accuracy'])`改为`plt.plot(history.history['loss'])`即可。

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