在LeNet-5上增加BN层,解决手写体数字识别,并比较几种算法(全连接、LeNet-5,LeNet-5+BN)在训练集上的精度变化,画出随epoch变化的曲线。 tensorflow实现

时间: 2024-03-06 10:52:15 浏览: 57
以下是使用TensorFlow实现在LeNet-5上增加BN层解决手写体数字识别,并比较几种算法在训练集上的精度变化的代码: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers, models, datasets import matplotlib.pyplot as plt # 加载手写体数字数据集 (train_images, train_labels), (test_images, test_labels) = datasets.mnist.load_data() # 数据预处理 train_images = train_images / 255.0 test_images = test_images / 255.0 # 定义LeNet-5模型 def LeNet5(): model = models.Sequential() model.add(layers.Conv2D(filters=6, kernel_size=(5, 5), activation='relu', input_shape=(28, 28, 1))) model.add(layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))) model.add(layers.Conv2D(filters=16, kernel_size=(5, 5), activation='relu')) model.add(layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))) model.add(layers.Flatten()) model.add(layers.Dense(units=120, activation='relu')) model.add(layers.Dense(units=84, activation='relu')) model.add(layers.Dense(units=10, activation='softmax')) return model # 定义LeNet-5+BN模型 def LeNet5_BN(): model = models.Sequential() model.add(layers.Conv2D(filters=6, kernel_size=(5, 5), input_shape=(28, 28, 1))) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.Activation('relu')) model.add(layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))) model.add(layers.Conv2D(filters=16, kernel_size=(5, 5))) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.Activation('relu')) model.add(layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))) model.add(layers.Flatten()) model.add(layers.Dense(units=120)) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.Activation('relu')) model.add(layers.Dense(units=84)) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.Activation('relu')) model.add(layers.Dense(units=10, activation='softmax')) return model # 定义全连接模型 def FullyConnected(): model = models.Sequential() model.add(layers.Flatten(input_shape=(28, 28))) model.add(layers.Dense(units=256, activation='relu')) model.add(layers.Dense(units=128, activation='relu')) model.add(layers.Dense(units=10, activation='softmax')) return model # 编译模型 LeNet5_model = LeNet5() LeNet5_model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) LeNet5_BN_model = LeNet5_BN() LeNet5_BN_model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) FullyConnected_model = FullyConnected() FullyConnected_model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) # 训练模型 LeNet5_history = LeNet5_model.fit(train_images.reshape(-1, 28, 28, 1), train_labels, epochs=10, validation_data=(test_images.reshape(-1, 28, 28, 1), test_labels)) LeNet5_BN_history = LeNet5_BN_model.fit(train_images.reshape(-1, 28, 28, 1), train_labels, epochs=10, validation_data=(test_images.reshape(-1, 28, 28, 1), test_labels)) FullyConnected_history = FullyConnected_model.fit(train_images, train_labels, epochs=10, validation_data=(test_images, test_labels)) # 绘制训练曲线 plt.plot(LeNet5_history.history['accuracy'], label='LeNet-5') plt.plot(LeNet5_BN_history.history['accuracy'], label='LeNet-5+BN') plt.plot(FullyConnected_history.history['accuracy'], label='Fully Connected') plt.xlabel('Epoch') plt.ylabel('Accuracy') plt.legend() plt.show() ``` 这段代码会分别训练LeNet-5、LeNet-5+BN和全连接模型,并绘制出它们在训练集上的精度随着epoch变化的曲线。可以通过比较这三个模型的训练曲线,来判断增加BN层是否对模型的训练效果有提升。
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