基于Pytorch框架,编写一个与计算机视觉相关的深度学习程序

时间: 2024-04-30 15:20:59 浏览: 11
好的,以下是一个使用Pytorch框架编写的图像分类程序,可以用于对图像进行分类。 首先,我们需要导入必要的库: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.optim import lr_scheduler from torchvision import datasets, models, transforms import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import time import os import copy ``` 然后,我们需要定义数据的预处理过程。这里我们使用了transforms模块对数据进行预处理,包括将图像缩放到统一大小、随机裁剪、水平翻转等操作。我们还将数据转换为张量并进行归一化。 ```python data_transforms = { 'train': transforms.Compose([ transforms.RandomResizedCrop(224), transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]), 'val': transforms.Compose([ transforms.Resize(256), transforms.CenterCrop(224), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]), } data_dir = 'data/' image_datasets = {x: datasets.ImageFolder(os.path.join(data_dir, x), data_transforms[x]) for x in ['train', 'val']} dataloaders = {x: torch.utils.data.DataLoader(image_datasets[x], batch_size=4, shuffle=True, num_workers=4) for x in ['train', 'val']} dataset_sizes = {x: len(image_datasets[x]) for x in ['train', 'val']} class_names = image_datasets['train'].classes device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu") ``` 接下来,我们定义一个函数用于显示图像。该函数将展示一组图像及其对应的标签。 ```python def imshow(inp, title=None): """Imshow for Tensor.""" inp = inp.numpy().transpose((1, 2, 0)) mean = np.array([0.485, 0.456, 0.406]) std = np.array([0.229, 0.224, 0.225]) inp = std * inp + mean inp = np.clip(inp, 0, 1) plt.imshow(inp) if title is not None: plt.title(title) plt.pause(0.001) # pause a bit so that plots are updated ``` 然后,我们展示一些训练集中的图像,以及它们对应的标签: ```python # Get a batch of training data inputs, classes = next(iter(dataloaders['train'])) # Make a grid from batch out = torchvision.utils.make_grid(inputs) imshow(out, title=[class_names[x] for x in classes]) ``` 接下来,我们定义模型。这里我们使用了预训练的ResNet18模型。 ```python model_ft = models.resnet18(pretrained=True) num_ftrs = model_ft.fc.in_features model_ft.fc = nn.Linear(num_ftrs, 2) model_ft = model_ft.to(device) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer_ft = optim.SGD(model_ft.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9) exp_lr_scheduler = lr_scheduler.StepLR(optimizer_ft, step_size=7, gamma=0.1) ``` 接下来,我们定义一个函数用于训练模型: ```python def train_model(model, criterion, optimizer, scheduler, num_epochs=25): since = time.time() best_model_wts = copy.deepcopy(model.state_dict()) best_acc = 0.0 for epoch in range(num_epochs): print('Epoch {}/{}'.format(epoch, num_epochs - 1)) print('-' * 10) # Each epoch has a training and validation phase for phase in ['train', 'val']: if phase == 'train': model.train() # Set model to training mode else: model.eval() # Set model to evaluate mode running_loss = 0.0 running_corrects = 0 # Iterate over data. for inputs, labels in dataloaders[phase]: inputs = inputs.to(device) labels = labels.to(device) # zero the parameter gradients optimizer.zero_grad() # forward # track history if only in train with torch.set_grad_enabled(phase == 'train'): outputs = model(inputs) _, preds = torch.max(outputs, 1) loss = criterion(outputs, labels) # backward + optimize only if in training phase if phase == 'train': loss.backward() optimizer.step() # statistics running_loss += loss.item() * inputs.size(0) running_corrects += torch.sum(preds == labels.data) if phase == 'train': scheduler.step() epoch_loss = running_loss / dataset_sizes[phase] epoch_acc = running_corrects.double() / dataset_sizes[phase] print('{} Loss: {:.4f} Acc: {:.4f}'.format( phase, epoch_loss, epoch_acc)) # deep copy the model if phase == 'val' and epoch_acc > best_acc: best_acc = epoch_acc best_model_wts = copy.deepcopy(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)) # load best model weights model.load_state_dict(best_model_wts) return model ``` 最后,我们开始训练模型: ```python model_ft = train_model(model_ft, criterion, optimizer_ft, exp_lr_scheduler, num_epochs=25) ``` 训练完成后,我们可以使用该模型对新的图像进行分类。例如,我们可以使用以下代码对一张图像进行分类: ```python from PIL import Image def predict_image(image_path): image = Image.open(image_path) # Define the preprocessing steps preprocess = transforms.Compose([ transforms.Resize(256), transforms.CenterCrop(224), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]) # Apply the preprocessing steps to the image image_tensor = preprocess(image) # Add batch dimension image_tensor = image_tensor.unsqueeze(0) # Move tensor to GPU if available if torch.cuda.is_available(): image_tensor = image_tensor.to('cuda') # Predict the class of the image with torch.no_grad(): output = model_ft(image_tensor) _, predicted = torch.max(output, 1) return class_names[predicted.item()] ``` 这样,我们就完成了一个基于Pytorch框架的图像分类程序。

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