生成基于栅格地图的双向LSTM的路径规划代码输出路径,输入数据维度要正确

时间: 2024-06-09 07:06:54 浏览: 126
好的,下面是一个基于栅格地图的双向LSTM的路径规划代码,可以输出路径。需要注意的是,输入数据维度必须正确,否则会出现错误。 ```python import numpy as np import tensorflow as tf # 定义双向LSTM模型 class BiLSTM: def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): self.input_size = input_size self.hidden_size = hidden_size self.output_size = output_size # 定义前向LSTM self.lstm_fw_cell = tf.nn.rnn_cell.LSTMCell(self.hidden_size) # 定义后向LSTM self.lstm_bw_cell = tf.nn.rnn_cell.LSTMCell(self.hidden_size) # 定义前向LSTM的初始状态 self.initial_fw_state = self.lstm_fw_cell.zero_state(batch_size, tf.float32) # 定义后向LSTM的初始状态 self.initial_bw_state = self.lstm_bw_cell.zero_state(batch_size, tf.float32) # 定义前向LSTM的权重和偏置 self.W_fw = tf.Variable(tf.truncated_normal([self.input_size, self.hidden_size], stddev=0.1)) self.b_fw = tf.Variable(tf.constant(0.1, shape=[self.hidden_size])) # 定义后向LSTM的权重和偏置 self.W_bw = tf.Variable(tf.truncated_normal([self.input_size, self.hidden_size], stddev=0.1)) self.b_bw = tf.Variable(tf.constant(0.1, shape=[self.hidden_size])) # 定义输出层的权重和偏置 self.W_out = tf.Variable(tf.truncated_normal([self.hidden_size * 2, self.output_size], stddev=0.1)) self.b_out = tf.Variable(tf.constant(0.1, shape=[self.output_size])) # 定义前向LSTM的计算图 def forward(self, inputs): # 将输入数据转换为LSTM的输入格式 inputs = tf.reshape(inputs, [batch_size, -1, self.input_size]) # 将输入数据转换为LSTM需要的格式 inputs = tf.transpose(inputs, [1, 0, 2]) # 将输入数据按时间步展开,并计算前向LSTM outputs_fw, states_fw = tf.nn.dynamic_rnn(self.lstm_fw_cell, inputs, initial_state=self.initial_fw_state, time_major=True) # 将输入数据反向展开,并计算后向LSTM outputs_bw, states_bw = tf.nn.dynamic_rnn(self.lstm_bw_cell, inputs[::-1], initial_state=self.initial_bw_state, time_major=True) # 将前向和后向LSTM的输出按时间步合并 outputs = tf.concat([outputs_fw, outputs_bw[::-1]], axis=2) # 将输出展开为二维矩阵 outputs = tf.reshape(outputs, [-1, self.hidden_size * 2]) # 计算输出层的输出 outputs = tf.matmul(outputs, self.W_out) + self.b_out # 返回输出 return outputs # 定义损失函数 def loss(self, output, target): # 计算交叉熵损失 loss = tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(logits=output, labels=target) # 计算平均损失 loss = tf.reduce_mean(loss) # 返回损失 return loss # 定义训练函数 def train(self, loss, learning_rate): # 定义优化器 optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=learning_rate) # 定义训练操作 train_op = optimizer.minimize(loss) # 返回训练操作 return train_op # 定义预测函数 def predict(self, output): # 计算预测结果 prediction = tf.argmax(tf.nn.softmax(output), axis=1) # 返回预测结果 return prediction # 定义路径规划函数 def path_planning(grid_map, start_pos, end_pos): # 将栅格地图转换为输入数据 input_data = np.array(grid_map) input_data = np.expand_dims(input_data, axis=2) # 获取输入数据的形状 input_shape = input_data.shape # 定义模型参数 input_size = 1 hidden_size = 128 output_size = 2 learning_rate = 0.001 num_epochs = 1000 # 定义模型 model = BiLSTM(input_size, hidden_size, output_size) # 定义输入和输出 inputs = tf.placeholder(tf.float32, [None, input_shape[1], input_shape[2]]) targets = tf.placeholder(tf.float32, [None, output_size]) # 定义前向计算 output = model.forward(inputs) # 定义损失函数 loss = model.loss(output, targets) # 定义训练操作 train_op = model.train(loss, learning_rate) # 定义预测操作 predict_op = model.predict(output) # 创建会话 with tf.Session() as sess: # 初始化变量 sess.run(tf.global_variables_initializer()) # 训练模型 for epoch in range(num_epochs): # 获取批次数据 x_batch = input_data y_batch = np.array([[start_pos[0], start_pos[1]], [end_pos[0], end_pos[1]]]) # 计算损失和预测结果 loss_val, _ = sess.run([loss, train_op], feed_dict={inputs: x_batch, targets: y_batch}) pred = sess.run(predict_op, feed_dict={inputs: x_batch}) # 打印损失和预测结果 print("Epoch: {}, Loss: {}, Predictions: {}".format(epoch+1, loss_val, pred)) # 获取路径 path = [] pos = start_pos while pos != end_pos: path.append(pos) pred_val = sess.run(predict_op, feed_dict={inputs: np.expand_dims(input_data[pos[0], pos[1]], axis=0)}) if pred_val == 0: pos = (pos[0], pos[1]-1) elif pred_val == 1: pos = (pos[0], pos[1]+1) elif pred_val == 2: pos = (pos[0]-1, pos[1]) elif pred_val == 3: pos = (pos[0]+1, pos[1]) # 添加终点 path.append(end_pos) # 返回路径 return path ``` 其中,`grid_map` 为栅格地图,`start_pos` 为起点坐标,`end_pos` 为终点坐标。`path_planning` 函数返回路径。
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