使用pytorch设计一个基于CNN鸟类五分类问题的代码并且使用VGG16网络

时间: 2024-01-15 11:02:45 浏览: 28
好的,下面是使用PyTorch设计基于VGG16网络的鸟类五分类代码: 首先,导入需要的库: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.optim import lr_scheduler from torch.autograd import Variable from torchvision import datasets, models, transforms import time import os ``` 然后,定义一些超参数: ```python # 数据路径 data_dir = "path/to/data" # 训练数据的文件夹名称 train_dir = "train" # 验证数据的文件夹名称 val_dir = "val" # 测试数据的文件夹名称 test_dir = "test" # batch size batch_size = 32 # 训练的epoch数 num_epochs = 10 # 是否使用GPU use_gpu = torch.cuda.is_available() # 是否进行fine-tuning feature_extract = False ``` 接着,定义数据预处理方式: ```python # 数据预处理 data_transforms = { train_dir: transforms.Compose([ transforms.RandomResizedCrop(224), transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]), val_dir: transforms.Compose([ transforms.Resize(256), transforms.CenterCrop(224), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]), test_dir: transforms.Compose([ transforms.Resize(256), transforms.CenterCrop(224), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]) } ``` 接着,加载数据集: ```python # 加载数据集 image_datasets = {x: datasets.ImageFolder(os.path.join(data_dir, x), data_transforms[x]) for x in [train_dir, val_dir, test_dir]} # 定义数据加载器 dataloaders_dict = {x: torch.utils.data.DataLoader(image_datasets[x], batch_size=batch_size, shuffle=True, num_workers=4) for x in [train_dir, val_dir, test_dir]} ``` 然后,定义模型: ```python # 定义VGG16网络 model_ft = models.vgg16(pretrained=True) # 替换最后一层全连接层 num_ftrs = model_ft.classifier[6].in_features model_ft.classifier[6] = nn.Linear(num_ftrs, 5) # 判断是否使用GPU if use_gpu: model_ft = model_ft.cuda() ``` 接着,定义优化器和学习率衰减: ```python # 定义优化器 optimizer_ft = optim.SGD(model_ft.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9) # 定义学习率衰减 exp_lr_scheduler = lr_scheduler.StepLR(optimizer_ft, step_size=7, gamma=0.1) ``` 然后,定义训练函数: ```python def train_model(model, dataloaders, criterion, optimizer, scheduler, num_epochs=25): since = time.time() best_model_wts = model.state_dict() best_acc = 0.0 for epoch in range(num_epochs): print('Epoch {}/{}'.format(epoch, num_epochs - 1)) print('-' * 10) # 每个epoch都有训练和验证阶段 for phase in [train_dir, val_dir]: if phase == train_dir: scheduler.step() model.train(True) # 设置model为训练模式 else: model.train(False) # 设置model为评估模式 running_loss = 0.0 running_corrects = 0 # 遍历数据 for data in dataloaders[phase]: inputs, labels = data if use_gpu: inputs = Variable(inputs.cuda()) labels = Variable(labels.cuda()) else: inputs, labels = Variable(inputs), Variable(labels) # 梯度清零 optimizer.zero_grad() # 前向传播 outputs = model(inputs) _, preds = torch.max(outputs.data, 1) loss = criterion(outputs, labels) # 反向传播和优化 if phase == train_dir: loss.backward() optimizer.step() # 统计 running_loss += loss.data.item() * inputs.size(0) running_corrects += torch.sum(preds == labels.data) epoch_loss = running_loss / len(dataloaders[phase].dataset) epoch_acc = running_corrects.double() / len(dataloaders[phase].dataset) print('{} Loss: {:.4f} Acc: {:.4f}'.format(phase, epoch_loss, epoch_acc)) # 保存最好的模型权重 if phase == val_dir and epoch_acc > best_acc: best_acc = epoch_acc best_model_wts = model.state_dict() print() time_elapsed = time.time() - since print('Training complete in {:.0f}m {:.0f}s'.format( time_elapsed // 60, time_elapsed % 60)) print('Best val Acc: {:.4f}'.format(best_acc)) # 加载最好的模型权重 model.load_state_dict(best_model_wts) return model ``` 接着,定义损失函数: ```python # 定义损失函数 criterion = nn.CrossEntropyLoss() ``` 最后,进行训练和测试: ```python # 训练模型 model_ft = train_model(model_ft, dataloaders_dict, criterion, optimizer_ft, exp_lr_scheduler, num_epochs=num_epochs) # 测试模型 model_ft.eval() test_loss = 0 correct = 0 for data, target in dataloaders_dict[test_dir]: if use_gpu: data, target = data.cuda(), target.cuda() output = model_ft(data) test_loss += criterion(output, target).data.item() # 将所有batch的损失相加 pred = output.data.max(1, keepdim=True)[1] # 找到概率最大的下标 correct += pred.eq(target.data.view_as(pred)).cpu().sum() test_loss /= len(dataloaders_dict[test_dir].dataset) print('\nTest set: Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)\n'.format( test_loss, correct, len(dataloaders_dict[test_dir].dataset), 100. * correct / len(dataloaders_dict[test_dir].dataset))) ``` 以上就是使用PyTorch设计基于VGG16网络的鸟类五分类代码的全部内容。

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