基于pytorch环境用arcface训练lfw模型,并保存模型,同时测试模型的完整代码

时间: 2023-06-10 09:07:39 浏览: 177
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Pytorch——保存训练好的模型参数

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以下是基于 PyTorch 环境下使用 ArcFace 训练 LFW 数据集并保存模型的示例代码,同时也包含了测试模型的部分。 首先,需要安装必要的 PyTorch 和 torchvision 库: ``` pip install torch torchvision ``` 接着,我们下载并解压 LFW 数据集,可以从以下链接获取: http://vis-www.cs.umass.edu/lfw/lfw.tgz 解压后得到的目录结构应该是这样的: ``` lfw/ person1/ image1.jpg image2.jpg ... person2/ image1.jpg image2.jpg ... ... ``` 其中,每个人的照片都放在一个单独的目录下,目录名即为人名。 接下来是训练代码: ```python import os import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision.transforms as transforms from torch.utils.data import DataLoader, Dataset from PIL import Image import numpy as np # 定义一些超参数 batch_size = 32 num_workers = 4 num_epochs = 10 embedding_size = 512 lr = 0.1 momentum = 0.9 weight_decay = 5e-4 num_classes = 5749 # LFW 数据集中的人数 # 定义数据预处理 transform = transforms.Compose([ transforms.Resize((112, 112)), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=[0.5, 0.5, 0.5], std=[0.5, 0.5, 0.5]) ]) # 定义数据集类 class LFWDataset(Dataset): def __init__(self, root): self.root = root self.img_paths = [] self.labels = [] self.class_dict = {} self.class_idx = 0 # 遍历数据集,获取所有图片路径和标签 for person_name in os.listdir(root): person_dir = os.path.join(root, person_name) if not os.path.isdir(person_dir): continue img_names = os.listdir(person_dir) self.class_dict[person_name] = self.class_idx self.class_idx += 1 for img_name in img_names: img_path = os.path.join(person_dir, img_name) self.img_paths.append(img_path) self.labels.append(self.class_dict[person_name]) def __getitem__(self, index): img_path = self.img_paths[index] label = self.labels[index] img = Image.open(img_path).convert('RGB') img = transform(img) return img, label def __len__(self): return len(self.img_paths) # 定义模型 class ArcFace(nn.Module): def __init__(self, num_classes, embedding_size): super(ArcFace, self).__init__() self.num_classes = num_classes self.embedding_size = embedding_size self.backbone = nn.Sequential( nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(64, 64, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, stride=1, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(128, 128, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, stride=1, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(256, 256, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(256, 512, kernel_size=3, stride=1, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True), nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)) ) self.fc = nn.Linear(512, embedding_size) self.fc_arc = nn.Linear(embedding_size, num_classes) def forward(self, x, labels=None): x = self.backbone(x) x = x.view(x.size(0), -1) x = self.fc(x) if labels is not None: w = self.fc_arc.weight ww = torch.norm(w, dim=1, keepdim=True) w = w / ww x_norm = torch.norm(x, dim=1, keepdim=True) x = x / x_norm cos_theta = torch.matmul(x, w.transpose(0, 1)) cos_theta = cos_theta.clamp(-1, 1) theta = torch.acos(cos_theta) one_hot = torch.zeros_like(cos_theta) one_hot.scatter_(1, labels.view(-1, 1), 1) if x.is_cuda: one_hot = one_hot.cuda() target_logit = cos_theta * one_hot + (1 - one_hot) * (torch.cos(theta + 0.5)) output = self.fc_arc(target_logit) else: output = self.fc_arc(x) return output # 创建数据集和 DataLoader train_dataset = LFWDataset('lfw') train_dataloader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True, num_workers=num_workers) # 创建模型和优化器 model = ArcFace(num_classes, embedding_size) optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=lr, momentum=momentum, weight_decay=weight_decay) # 将模型放入 GPU device = torch.device('cuda:0' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') model.to(device) # 开始训练 for epoch in range(num_epochs): for i, (images, labels) in enumerate(train_dataloader): images = images.to(device) labels = labels.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(images, labels) loss = nn.CrossEntropyLoss()(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() if (i + 1) % 10 == 0: print('Epoch [%d/%d], Iter [%d/%d] Loss: %.4f' % (epoch + 1, num_epochs, i + 1, len(train_dataloader), loss.item())) # 保存模型 torch.save(model.state_dict(), 'arcface_lfw.pth') ``` 训练完成后,我们可以使用以下代码来测试模型: ```python # 加载模型 model = ArcFace(num_classes, embedding_size) model.load_state_dict(torch.load('arcface_lfw.pth')) model.to(device) # 创建测试集 class LFWTestDataset(Dataset): def __init__(self, pairs_path, root): self.pairs_path = pairs_path self.root = root self.transform = transform with open(pairs_path) as f: pairs_lines = f.readlines() self.pairs = [] for line in pairs_lines[1:]: pair = line.strip().split('\t') if len(pair) == 3: self.pairs.append((os.path.join(root, pair[0], pair[1] + '.jpg'), os.path.join(root, pair[0], pair[2] + '.jpg'))) elif len(pair) == 4: self.pairs.append((os.path.join(root, pair[0], pair[1] + '.jpg'), os.path.join(root, pair[2], pair[3] + '.jpg'))) else: raise ValueError('Invalid pair: %s' % line.strip()) def __len__(self): return len(self.pairs) def __getitem__(self, index): pair = self.pairs[index] img1 = Image.open(pair[0]).convert('RGB') img2 = Image.open(pair[1]).convert('RGB') img1 = self.transform(img1) img2 = self.transform(img2) return img1, img2 # 定义测试函数 def test(model, pairs_path, root): model.eval() test_dataset = LFWTestDataset(pairs_path, root) test_dataloader = DataLoader(test_dataset, batch_size=32, shuffle=False, num_workers=num_workers) correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for images1, images2 in test_dataloader: images1 = images1.to(device) images2 = images2.to(device) embeddings1 = model(images1) embeddings2 = model(images2) distances = torch.sum((embeddings1 - embeddings2) ** 2, dim=1) for i in range(len(distances)): if test_dataset.pairs[total + i][0].split('/')[-2] == test_dataset.pairs[total + i][1].split('/')[-2]: if distances[i] < 1.0: correct += 1 else: if distances[i] > 1.0: correct += 1 total += len(distances) acc = 100.0 * correct / total print('Accuracy: %.2f%% (%d/%d)' % (acc, correct, total)) # 测试模型 test(model, 'lfw/pairs.txt', 'lfw') ``` 注意,上面的 `test` 函数中,我们使用了 LFW 数据集中的 `pairs.txt` 文件,这个文件包含了若干行对比图片的路径和标签,我们可以根据这些对比图片计算模型的准确率。 完整代码可在以下链接中找到: https://github.com/JNingWei/arcface-lfw-pytorch
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