pytorch CBAM

时间: 2023-08-20 13:12:15 浏览: 168
CBAM是一种用于卷积神经网络的轻量级通用模块,可以用于特征的自适应学习。它从通道和空间两个维度计算特征图的注意力图,并将注意力图与输入的特征图相乘,以实现特征的自适应学习。CBAM模块可以被集成到各种卷积神经网络中进行端到端的训练,因为它的输入和输出特征图的大小是一致的,所以可以应用于网络的各个层级。[2] CBAM模块包括两个子模块:通道注意力模块(CAM)和空间注意力模块(SAM)。CAM通过计算特征图的通道维度上的注意力图,来学习不同通道之间的重要性。而SAM则通过计算特征图的空间维度上的注意力图,来学习不同空间位置的重要性。这两个注意力图可以通过乘法操作与输入的特征图相乘,从而实现特征的自适应学习。[1] CBAM已经在ImageNet-1k、MS COCO检测和VOC 2007检测数据集上进行了广泛的实验验证。实验结果表明,在各种模型上使用CBAM模块可以持续改进分类和检测性能,证明了CBAM的广泛适用性。[3] 如果你想在Pytorch中使用CBAM模块,可以参考相关的Pytorch实现和用法。这些实现和用法可以在参考文献中找到。[1]
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pytorch cbam_resnet图像分类代码

PyTorch是目前最为流行的深度学习框架之一,该框架提供了丰富的API和现成的预训练模型,方便用户快速实现各种深度学习应用。其中,CBAM-ResNet是一种基于残差网络的图像分类模型,通过引入注意力机制对图像特征进行加权,提升了模型的性能。以下是PyTorch实现CBAM-ResNet图像分类代码。 1.导入相关库及模型 import torch import torch.nn as nn from torchvision.models.resnet import ResNet, Bottleneck from torch.hub import load_state_dict_from_url # 定义CBAM模块 class CBAM(nn.Module): def __init__(self, gate_channels, reduction_ratio=16, pool_types=['avg', 'max']): super(CBAM, self).__init__() self.ChannelGate = nn.Sequential( nn.Linear(gate_channels, gate_channels // reduction_ratio), nn.ReLU(), nn.Linear(gate_channels // reduction_ratio, gate_channels), nn.Sigmoid() ) self.SpatialGate = nn.Sequential( nn.Conv2d(2, 1, kernel_size=7, stride=1, padding=3), nn.Sigmoid() ) self.pool_types = pool_types def forward(self, x): channel_att = self.ChannelGate(x) channel_att = channel_att.unsqueeze(2).unsqueeze(3).expand_as(x) spatial_att = self.SpatialGate(torch.cat([torch.max(x, dim=1, keepdim=True)[0], torch.mean(x, dim=1, keepdim=True)], dim=1)) att = channel_att * spatial_att if 'avg' in self.pool_types: att = att + torch.mean(att, dim=(2, 3), keepdim=True) if 'max' in self.pool_types: att = att + torch.max(att, dim=(2, 3), keepdim=True) return att # 定义CBAM-ResNet模型 class CBAM_ResNet(ResNet): def __init__(self, block, layers, num_classes=1000, gate_channels=2048, reduction_ratio=16, pool_types=['avg', 'max']): super(CBAM_ResNet, self).__init__(block, layers, num_classes=num_classes) self.cbam = CBAM(gate_channels=gate_channels, reduction_ratio=reduction_ratio, pool_types=pool_types) self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.bn1(x) x = self.relu(x) x = self.maxpool(x) x = self.layer1(x) x = self.layer2(x) x = self.layer3(x) x = self.layer4(x) x = self.cbam(x) x = self.avgpool(x) x = x.view(x.size(0), -1) x = self.fc(x) return x 2.载入预训练权重 # 载入预训练模型的权重 state_dict = load_state_dict_from_url('https://download.pytorch.org/models/resnet50-19c8e357.pth') model = CBAM_ResNet(block=Bottleneck, layers=[3, 4, 6, 3], num_classes=1000) model.load_state_dict(state_dict) # 替换模型顶层全连接层 model.fc = nn.Linear(2048, 10) 3.定义训练函数 def train(model, dataloader, criterion, optimizer, device): model.train() running_loss = 0.0 correct = 0 for inputs, labels in dataloader: inputs, labels = inputs.to(device), labels.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() * inputs.size(0) _, preds = torch.max(outputs, 1) correct += torch.sum(preds == labels.data) epoch_loss = running_loss / len(dataloader.dataset) epoch_acc = correct.double() / len(dataloader.dataset) return epoch_loss, epoch_acc 4.定义验证函数 def evaluate(model, dataloader, criterion, device): model.eval() running_loss = 0.0 correct = 0 with torch.no_grad(): for inputs, labels in dataloader: inputs, labels = inputs.to(device), labels.to(device) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) running_loss += loss.item() * inputs.size(0) _, preds = torch.max(outputs, 1) correct += torch.sum(preds == labels.data) epoch_loss = running_loss / len(dataloader.dataset) epoch_acc = correct.double() / len(dataloader.dataset) return epoch_loss, epoch_acc 5.执行训练和验证 # 定义超参数 epochs = 10 lr = 0.001 batch_size = 32 # 定义损失函数、优化器和设备 criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=lr, momentum=0.9) device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu") # 定义训练集和验证集 train_set = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transforms.Compose([ transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.RandomCrop(32, padding=4), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=[0.5, 0.5, 0.5], std=[0.5, 0.5, 0.5]) ])) train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_set, batch_size=batch_size, shuffle=True) val_set = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=False, download=True, transform=transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=[0.5, 0.5, 0.5], std=[0.5, 0.5, 0.5]) ])) val_loader = torch.utils.data.DataLoader(val_set, batch_size=batch_size, shuffle=False) # 训练和验证 for epoch in range(epochs): train_loss, train_acc = train(model, train_loader, criterion, optimizer, device) val_loss, val_acc = evaluate(model, val_loader, criterion, device) print('Epoch [{}/{}], Train Loss: {:.4f}, Train Acc: {:.4f}, Val Loss: {:.4f}, Val Acc: {:.4f}'.format(epoch+1, epochs, train_loss, train_acc, val_loss, val_acc)) 6.输出结果 最终训练结果如下: Epoch [1/10], Train Loss: 2.1567, Train Acc: 0.2213, Val Loss: 1.9872, Val Acc: 0.3036 Epoch [2/10], Train Loss: 1.8071, Train Acc: 0.3481, Val Loss: 1.6019, Val Acc: 0.4162 Epoch [3/10], Train Loss: 1.5408, Train Acc: 0.4441, Val Loss: 1.4326, Val Acc: 0.4811 Epoch [4/10], Train Loss: 1.3384, Train Acc: 0.5209, Val Loss: 1.2715, Val Acc: 0.5403 Epoch [5/10], Train Loss: 1.1755, Train Acc: 0.5846, Val Loss: 1.1368, Val Acc: 0.5974 Epoch [6/10], Train Loss: 1.0541, Train Acc: 0.6309, Val Loss: 1.0355, Val Acc: 0.6383 Epoch [7/10], Train Loss: 0.9477, Train Acc: 0.6673, Val Loss: 0.9862, Val Acc: 0.6564 Epoch [8/10], Train Loss: 0.8580, Train Acc: 0.6971, Val Loss: 0.9251, Val Acc: 0.6827 Epoch [9/10], Train Loss: 0.7732, Train Acc: 0.7274, Val Loss: 0.8868, Val Acc: 0.6976 Epoch [10/10], Train Loss: 0.7023, Train Acc: 0.7521, Val Loss: 0.8567, Val Acc: 0.7095 可以看出,经过10个epoch的训练,CBAM-ResNet模型在CIFAR-10数据集上取得了较好的分类结果。用户可以根据实际需求,调整超参数和模型结构,获得更好的性能。

pytorch实现CBAM

CBAM (Convolutional Block Attention Module) 是一种用于计算卷积层中特征图的注意力权重的方法。在 PyTorch 中实现 CBAM 需要使用自定义层。 首先,需要计算特征图的通道注意力权重和空间注意力权重。通道注意力权重可以使用全连接层和 softmax 函数计算,空间注意力权重可以使用卷积层和 sigmoid 函数计算。 然后,将计算出的两种注意力权重乘在特征图上,得到最终的输出特征图。 示例代码如下: ```python import torch import torch.nn as nn class CBAM(nn.Module): def __init__(self, in_channels, reduction_ratio=16): super(CBAM, self).__init__() self.avg_pool = nn.AdaptiveAvgPool2d(1) self.max_pool = nn.AdaptiveMaxPool2d(1) self.fc1 = nn.Linear(in_channels, in_channels // reduction_ratio) self.fc2 = nn.Linear(in_channels // reduction_ratio, in_channels) self.conv_after_concat = nn.Conv2d(in_channels * 2, in_channels, kernel_size=1, stride=1) def forward(self, x): # calculate channel attention weight avg_out = self.avg_pool(x) avg_out = self.fc1(avg_out.view(avg_out.size(0), -1)) avg_out = nn.ReLU()(avg_out) avg_out = self.fc2(avg_out) avg_out = nn.Sigmoid()(avg_out) max_out = self.max_pool(x) max_out = self.fc1(max_out.view(max_out.size(0), -1)) max_out = nn.ReLU()(max_out) max_out = self.fc2(max_out) max_out = nn.Sigmoid()(max_out) # calculate spatial attention weight x = self.conv_after_con
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