使用pytorch训练一个基于多尺度自编码网络的红外与可见光图像融合的模型,包括训练、测试、验证环节的代码

时间: 2024-01-22 15:19:37 浏览: 21
以下是基于多尺度自编码网络的红外与可见光图像融合模型的训练、测试和验证代码。这里使用PyTorch框架实现。 首先,我们导入必要的库和模块: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import DataLoader from torchvision import transforms from dataset import FusionDataset from model import MEFNet ``` 其中,`FusionDataset`是我们自定义的数据集类,用于加载红外和可见光图像对;`MEFNet`是我们定义的基于多尺度自编码网络的融合模型。 接下来,我们定义一些超参数和模型训练的相关函数: ```python # 超参数 batch_size = 4 num_epochs = 50 lr = 0.001 device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') # 数据增强 data_transforms = transforms.Compose([ transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.RandomVerticalFlip(), transforms.ToTensor() ]) # 数据集 train_dataset = FusionDataset('train', transform=data_transforms) val_dataset = FusionDataset('val', transform=transforms.ToTensor()) # 数据加载器 train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) val_loader = DataLoader(val_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) # 模型 model = MEFNet().to(device) # 损失函数和优化器 criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=lr) # 训练函数 def train(model, dataloader, criterion, optimizer, device): model.train() running_loss = 0.0 for i, data in enumerate(dataloader): inputs, targets = data inputs, targets = inputs.to(device), targets.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, targets) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() * inputs.size(0) epoch_loss = running_loss / len(dataloader.dataset) return epoch_loss # 验证函数 def validate(model, dataloader, criterion, device): model.eval() running_loss = 0.0 with torch.no_grad(): for i, data in enumerate(dataloader): inputs, targets = data inputs, targets = inputs.to(device), targets.to(device) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, targets) running_loss += loss.item() * inputs.size(0) epoch_loss = running_loss / len(dataloader.dataset) return epoch_loss ``` 在上述代码中,我们定义了超参数,数据增强的方式,数据集和数据加载器,模型,损失函数和优化器,以及训练和验证的函数。其中,`train`函数用于进行模型的训练,`validate`函数用于进行模型的验证。 接下来,我们可以开始训练模型: ```python # 训练和验证 best_loss = float('inf') for epoch in range(num_epochs): train_loss = train(model, train_loader, criterion, optimizer, device) val_loss = validate(model, val_loader, criterion, device) print(f'Epoch {epoch+1}/{num_epochs} - Training Loss: {train_loss:.4f}, Validation Loss: {val_loss:.4f}') if val_loss < best_loss: best_loss = val_loss torch.save(model.state_dict(), 'best_model.pth') ``` 在训练过程中,我们每个epoch都进行一次训练和验证,并且记录当前的训练损失和验证损失。如果验证损失比之前的最佳损失还要小,就保存当前模型参数。 最后,我们可以使用测试数据集对模型进行测试,计算其性能指标: ```python # 测试 test_dataset = FusionDataset('test', transform=transforms.ToTensor()) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) model.load_state_dict(torch.load('best_model.pth')) model.eval() test_loss = validate(model, test_loader, criterion, device) print(f'Test Loss: {test_loss:.4f}') ``` 在测试过程中,我们加载之前保存的最佳模型参数,并使用`validate`函数计算测试损失。 完整的代码如下: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import DataLoader from torchvision import transforms from dataset import FusionDataset from model import MEFNet # 超参数 batch_size = 4 num_epochs = 50 lr = 0.001 device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') # 数据增强 data_transforms = transforms.Compose([ transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.RandomVerticalFlip(), transforms.ToTensor() ]) # 数据集 train_dataset = FusionDataset('train', transform=data_transforms) val_dataset = FusionDataset('val', transform=transforms.ToTensor()) # 数据加载器 train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) val_loader = DataLoader(val_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) # 模型 model = MEFNet().to(device) # 损失函数和优化器 criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=lr) # 训练函数 def train(model, dataloader, criterion, optimizer, device): model.train() running_loss = 0.0 for i, data in enumerate(dataloader): inputs, targets = data inputs, targets = inputs.to(device), targets.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, targets) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() * inputs.size(0) epoch_loss = running_loss / len(dataloader.dataset) return epoch_loss # 验证函数 def validate(model, dataloader, criterion, device): model.eval() running_loss = 0.0 with torch.no_grad(): for i, data in enumerate(dataloader): inputs, targets = data inputs, targets = inputs.to(device), targets.to(device) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, targets) running_loss += loss.item() * inputs.size(0) epoch_loss = running_loss / len(dataloader.dataset) return epoch_loss # 训练和验证 best_loss = float('inf') for epoch in range(num_epochs): train_loss = train(model, train_loader, criterion, optimizer, device) val_loss = validate(model, val_loader, criterion, device) print(f'Epoch {epoch+1}/{num_epochs} - Training Loss: {train_loss:.4f}, Validation Loss: {val_loss:.4f}') if val_loss < best_loss: best_loss = val_loss torch.save(model.state_dict(), 'best_model.pth') # 测试 test_dataset = FusionDataset('test', transform=transforms.ToTensor()) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) model.load_state_dict(torch.load('best_model.pth')) model.eval() test_loss = validate(model, test_loader, criterion, device) print(f'Test Loss: {test_loss:.4f}') ``` 其中,`dataset.py`和`model.py`分别是我们自定义的数据集和模型类,可以根据具体需求进行修改。

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