帮我在pytorch下写提取音频信号的mel语谱图特征然后用cnn-lstm- attention进行四分类

时间: 2024-01-11 21:52:34 浏览: 33
好的,首先你需要安装几个Python包:librosa、numpy、torch、torchvision。 然后,你可以按照以下代码来提取音频信号的mel语谱图特征: ```python import librosa import numpy as np def extract_mel_spectrogram(file_path, n_mels=128, n_fft=2048, hop_length=512): # 读取音频文件 y, sr = librosa.load(file_path, sr=22050) # 计算mel语谱图 S = librosa.feature.melspectrogram(y=y, sr=sr, n_fft=n_fft, hop_length=hop_length, n_mels=n_mels) # 将幅度转换为对数刻度 log_S = librosa.power_to_db(S, ref=np.max) # 归一化特征 norm_S = (log_S - np.mean(log_S)) / np.std(log_S) return norm_S ``` 这个函数将返回一个大小为 (n_mels, T) 的ndarray,其中n_mels是要提取的mel滤波器的数量,T是时间步数。 接下来,你可以按照以下代码来构建CNN-LSTM-Attention模型: ```python import torch.nn as nn class Model(nn.Module): def __init__(self, n_mels=128, n_classes=4): super(Model, self).__init__() # CNN self.conv = nn.Sequential( nn.Conv2d(1, 32, kernel_size=(3, 3), stride=(1, 1), padding=(1, 1)), nn.BatchNorm2d(32), nn.ReLU(), nn.MaxPool2d(kernel_size=(2, 2)), nn.Conv2d(32, 64, kernel_size=(3, 3), stride=(1, 1), padding=(1, 1)), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(), nn.MaxPool2d(kernel_size=(2, 2)), ) # LSTM self.lstm = nn.LSTM(input_size=n_mels//4 * 64, hidden_size=128, bidirectional=True, batch_first=True) # Attention self.attention = nn.Sequential( nn.Linear(128 * 2, 64), nn.Tanh(), nn.Linear(64, 1), nn.Softmax(dim=1) ) # 分类器 self.classifier = nn.Linear(128 * 2, n_classes) def forward(self, x): # CNN x = x.unsqueeze(1) x = self.conv(x) x = x.view(x.size(0), -1, x.size(3)) # LSTM x, _ = self.lstm(x) # Attention alpha = self.attention(x).transpose(1, 2) x = alpha @ x x = x.squeeze(1) # 分类器 x = self.classifier(x) return x ``` 这个模型有三个部分:CNN、LSTM和Attention。首先,CNN用于提取特征,LSTM用于处理时序信息,Attention用于对不同时间步的特征进行加权平均。最后,分类器用于进行分类。 最后,你可以按照以下代码来训练和测试模型: ```python import torch import torch.optim as optim from torch.utils.data import DataLoader, Dataset # 数据集 class MyDataset(Dataset): def __init__(self, file_paths, labels): self.file_paths = file_paths self.labels = labels def __getitem__(self, index): file_path = self.file_paths[index] label = self.labels[index] x = extract_mel_spectrogram(file_path) x = torch.from_numpy(x).float() y = torch.tensor(label) return x, y def __len__(self): return len(self.file_paths) # 训练集和测试集 train_file_paths = [...] # 训练集音频文件路径列表 train_labels = [...] # 训练集标签列表 train_dataset = MyDataset(train_file_paths, train_labels) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True) test_file_paths = [...] # 测试集音频文件路径列表 test_labels = [...] # 测试集标签列表 test_dataset = MyDataset(test_file_paths, test_labels) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=32, shuffle=False) # 模型和优化器 model = Model() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-3) # 训练 n_epochs = 10 for epoch in range(n_epochs): for i, (x, y) in enumerate(train_loader): optimizer.zero_grad() outputs = model(x) loss = nn.CrossEntropyLoss()(outputs, y) loss.backward() optimizer.step() if i % 100 == 0: acc = (outputs.argmax(1) == y).float().mean().item() print(f"Epoch {epoch}, batch {i}, train loss: {loss.item():.4f}, train acc: {acc:.4f}") # 测试 model.eval() with torch.no_grad(): test_loss = 0. test_acc = 0. for x, y in test_loader: outputs = model(x) test_loss += nn.CrossEntropyLoss()(outputs, y).item() * x.size(0) test_acc += (outputs.argmax(1) == y).float().sum().item() test_loss /= len(test_dataset) test_acc /= len(test_dataset) print(f"Epoch {epoch}, test loss: {test_loss:.4f}, test acc: {test_acc:.4f}") model.train() ``` 这个训练循环会训练模型10个epoch,每个epoch会先用训练集训练模型,然后用测试集测试模型。在每个epoch结束后,会输出训练集和测试集的平均损失和准确率。

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