使用jupyter notebook对数据集CIFAR10进行分类,把数据分割为训练集和测试集,比例为2:8。搭建全连接网络和卷积神经网络CNN,分别得到两种网络的预测结果的混淆矩阵,及灵敏性(Sensitivity),特异性(Specificity),对两个网络进行对比。

时间: 2024-09-08 12:04:32 浏览: 108
在使用Jupyter Notebook对CIFAR-10数据集进行分类时,首先需要导入必要的库,如NumPy、Matplotlib和TensorFlow或Keras。然后可以加载CIFAR-10数据集,该数据集通常会自带测试集和训练集的划分,但这里我们需要按照2:8的比例重新划分。 以下是使用Python代码在Jupyter Notebook中进行操作的概述步骤: 1. 导入库和加载数据集: ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from tensorflow.keras.datasets import cifar10 from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import confusion_matrix, classification_report from tensorflow.keras.models import Sequential from tensorflow.keras.layers import Dense, Conv2D, Flatten # 加载CIFAR-10数据集 (x_train, y_train), (x_test, y_test) = cifar10.load_data() # 按照2:8的比例划分训练集和测试集 x_train, x_val, y_train, y_val = train_test_split(x_train, y_train, test_size=0.8, random_state=42) ``` 2. 构建全连接网络(DNN)和卷积神经网络(CNN)模型: - 全连接网络模型示例: ```python def build_dnn_model(input_shape): model = Sequential() model.add(Flatten(input_shape=input_shape)) model.add(Dense(256, activation='relu')) model.add(Dense(128, activation='relu')) model.add(Dense(10, activation='softmax')) return model dnn_model = build_dnn_model(x_train.shape[1:]) ``` - 卷积神经网络模型示例: ```python def build_cnn_model(input_shape): model = Sequential() model.add(Conv2D(32, (3, 3), padding='same', activation='relu', input_shape=input_shape)) model.add(Conv2D(32, (3, 3), activation='relu')) model.add(Flatten()) model.add(Dense(128, activation='relu')) model.add(Dense(10, activation='softmax')) return model cnn_model = build_cnn_model(x_train.shape[1:]) ``` 3. 编译和训练模型: ```python # 编译模型,指定优化器、损失函数和评价指标 dnn_model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) cnn_model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) # 训练模型 dnn_model.fit(x_train, y_train, batch_size=64, epochs=10, validation_data=(x_val, y_val)) cnn_model.fit(x_train, y_train, batch_size=64, epochs=10, validation_data=(x_val, y_val)) ``` 4. 评估模型并生成混淆矩阵以及灵敏性、特异性: ```python # 对测试集进行预测 dnn_predictions = dnn_model.predict(x_test) cnn_predictions = cnn_model.predict(x_test) # 将预测结果转换为类别标签 dnn_pred_labels = np.argmax(dnn_predictions, axis=1) cnn_pred_labels = np.argmax(cnn_predictions, axis=1) y_test_labels = np.argmax(y_test, axis=1) # 生成混淆矩阵 dnn_cm = confusion_matrix(y_test_labels, dnn_pred_labels) cnn_cm = confusion_matrix(y_test_labels, cnn_pred_labels) # 计算灵敏性(Sensitivity)和特异性(Specificity) dnn_report = classification_report(y_test_labels, dnn_pred_labels, output_dict=True) cnn_report = classification_report(y_test_labels, cnn_pred_labels, output_dict=True) # 输出评价指标 dnn_sensitivity = dnn_report['macro avg']['recall'] dnn_specificity = 1 - np.mean([1 - dnn_report[str(i)]['precision'] for i in range(10)]) cnn_sensitivity = cnn_report['macro avg']['recall'] cnn_specificity = 1 - np.mean([1 - cnn_report[str(i)]['precision'] for i in range(10)]) ``` 5. 对比两个网络的性能: 通过比较两个模型的准确率、混淆矩阵、灵敏性和特异性,可以对全连接网络和卷积神经网络进行对比分析。
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