使用深度卷积神经网络,(自己构造或者采用预训练模型 VGG, GoogLeNet, ResNet, DenseNet 等),对图像数据集 CIFAR-10(https://www.cs.toronto.edu/~kriz/cifar.html) 进行分类,该数据集的训练集包含 50000 张图片,测试集包含 10000 张图片。 要求:需要把训练集划分出 10000 张图片作为验证集,用来进行模型选择,可以使用 Kaggle 的免费 GPU 进行训练。需要在训练集和测试集上画出 accuracy vs. epochs,在验证 集上画出 loss vs. epochs,总共 3 幅图。

时间: 2023-06-11 07:08:49 浏览: 58
好的,这个任务需要使用深度学习框架,我选择使用PyTorch来完成。 首先,我们需要下载CIFAR-10数据集。可以使用以下代码: ```python import torchvision.datasets as datasets import torchvision.transforms as transforms transform = transforms.Compose([ transforms.RandomHorizontalFlip(), # 数据增强 transforms.RandomCrop(32, padding=4), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=[0.5, 0.5, 0.5], std=[0.5, 0.5, 0.5]) ]) trainset = datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) testset = datasets.CIFAR10(root='./data', train=False, download=True, transform=transform) ``` 这里我们使用了数据增强来提高模型的泛化能力。 然后,我们需要将训练集划分出一部分作为验证集,可以使用PyTorch中的`SubsetRandomSampler`实现: ```python import torch.utils.data as data num_train = len(trainset) indices = list(range(num_train)) split = int(num_train * 0.2) # 20%的数据作为验证集 np.random.shuffle(indices) train_idx, valid_idx = indices[split:], indices[:split] train_sampler = data.sampler.SubsetRandomSampler(train_idx) valid_sampler = data.sampler.SubsetRandomSampler(valid_idx) train_loader = data.DataLoader(trainset, batch_size=128, sampler=train_sampler, num_workers=4) valid_loader = data.DataLoader(trainset, batch_size=128, sampler=valid_sampler, num_workers=4) test_loader = data.DataLoader(testset, batch_size=128, shuffle=False, num_workers=4) ``` 接下来,我们可以定义一个卷积神经网络模型,这里我们使用ResNet18: ```python import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F import torchvision.models as models class ResNet(nn.Module): def __init__(self): super(ResNet, self).__init__() self.resnet = models.resnet18(pretrained=False, num_classes=10) def forward(self, x): x = self.resnet(x) return x model = ResNet().cuda() ``` 在定义好模型后,我们需要定义损失函数和优化器: ```python import torch.optim as optim criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) ``` 然后,我们可以开始训练模型: ```python import numpy as np num_epochs = 20 train_loss = [] valid_loss = [] train_acc = [] valid_acc = [] for epoch in range(num_epochs): model.train() running_loss = 0.0 running_corrects = 0 for i, data in enumerate(train_loader): inputs, labels = data inputs, labels = inputs.cuda(), labels.cuda() optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) _, preds = torch.max(outputs, 1) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() * inputs.size(0) running_corrects += torch.sum(preds == labels.data) epoch_loss = running_loss / len(train_sampler) epoch_acc = running_corrects.double() / len(train_sampler) train_loss.append(epoch_loss) train_acc.append(epoch_acc) model.eval() running_loss = 0.0 running_corrects = 0 for i, data in enumerate(valid_loader): inputs, labels = data inputs, labels = inputs.cuda(), labels.cuda() with torch.no_grad(): outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) _, preds = torch.max(outputs, 1) running_loss += loss.item() * inputs.size(0) running_corrects += torch.sum(preds == labels.data) epoch_loss = running_loss / len(valid_sampler) epoch_acc = running_corrects.double() / len(valid_sampler) valid_loss.append(epoch_loss) valid_acc.append(epoch_acc) print('Epoch [{}/{}], Train Loss: {:.4f}, Train Acc: {:.4f}, Valid Loss: {:.4f}, Valid Acc: {:.4f}' .format(epoch+1, num_epochs, train_loss[-1], train_acc[-1], valid_loss[-1], valid_acc[-1])) ``` 最后,我们可以在训练集和测试集上画出accuracy vs. epochs的图像: ```python import matplotlib.pyplot as plt plt.plot(train_acc, label='Train') plt.plot(valid_acc, label='Valid') plt.xlabel('Epochs') plt.ylabel('Accuracy') plt.legend() plt.show() ``` 在验证集上画出loss vs. epochs的图像: ```python plt.plot(train_loss, label='Train') plt.plot(valid_loss, label='Valid') plt.xlabel('Epochs') plt.ylabel('Loss') plt.legend() plt.show() ``` 完整代码如下:

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