vae实现cifar数据生成,并且在训练中评估模型性能,torch代码

时间: 2024-09-25 18:11:37 浏览: 40
在PyTorch中,我们可以使用Variational Autoencoder (VAE) 来生成CIFAR-10等图像数据集。VAE是一种生成式模型,通过学习数据的潜在分布来进行样本生成。以下是使用PyTorch实现的基本步骤: 首先,你需要安装必要的库: ```bash pip install torch torchvision numpy ``` 接下来是一个简化的VAE模型实现以及训练过程示例: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torchvision import datasets, transforms # 数据预处理 transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5)) ]) dataset = datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) dataloader = torch.utils.data.DataLoader(dataset, batch_size=32, shuffle=True) # VAE模型结构 class VAE(nn.Module): def __init__(self): super(VAE, self).__init__() # 编码层 self.encoder = nn.Sequential( nn.Linear(3*32*32, 400), nn.ReLU(True), nn.Linear(400, 200), nn.ReLU(True), nn.Linear(200, latent_dim) ) # 隐藏层和解码层 self.hidden = nn.Linear(latent_dim, 400) self.decoder_mean = nn.Linear(400, 3*32*32) self.decoder_logvar = nn.Linear(400, 3*32*32) def reparameterize(self, mu, logvar): std = torch.exp(0.5 * logvar) eps = torch.randn_like(std) return mu + eps * std def forward(self, x): h = self.encoder(x.view(-1, 3*32*32)) z_mu = self.hidden(h) z_logvar = self.decoder_logvar(z_mu) z = self.reparameterize(z_mu, z_logvar) decoder_input = self.decoder_hidden(z) x_recon = self.decoder_mean(decoder_input) return x_recon, z_mu, z_logvar latent_dim = 10 # 潜在变量维度 model = VAE() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-3) loss_fn = nn.MSELoss() def train(epoch): model.train() for i, (images, _) in enumerate(dataloader): images = images.to(device) recon_batch, mu, logvar = model(images) loss_recon = loss_fn(recon_batch, images) kld_loss = -0.5 * torch.sum(1 + logvar - mu.pow(2) - logvar.exp()) loss = loss_recon + kld_loss optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() if (i+1) % 100 == 0: print(f"Epoch [{epoch+1}/{epochs}], Step {i+1}/{len(dataloader)}, Loss: {loss.item():.4f}") device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") model.to(device) for epoch in range(num_epochs): # 运行多轮训练 train(epoch) # 生成新样本 with torch.no_grad(): random_latent = torch.randn(latent_dim).to(device) generated_image = model.decode(random_latent).cpu().numpy() # 可视化生成的图像 plt.imshow(generated_image.reshape(32, 32, 3), cmap='gray') plt.show() ``` 在这个例子中,我们先加载CIFAR-10数据,然后定义一个简单的VAE模型,包含编码器、隐藏层、和解码器。在训练过程中,我们计算重建损失和KL散度,优化模型。最后,我们可以在训练结束后生成新的图像。
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