python 实现CNN算法

时间: 2023-10-16 14:11:02 浏览: 36
以下是一个简单的Python实现CNN算法的示例: ```python import numpy as np # 定义卷积函数 def convolve(image, kernel): image_row, image_col = image.shape kernel_row, kernel_col = kernel.shape output = np.zeros((image_row - kernel_row + 1, image_col - kernel_col + 1)) for row in range(output.shape[0]): for col in range(output.shape[1]): output[row, col] = np.sum(image[row:row + kernel_row, col:col + kernel_col] * kernel) return output # 定义池化函数 def max_pooling(image, pool_size): image_row, image_col = image.shape pool_row, pool_col = pool_size output = np.zeros((image_row // pool_row, image_col // pool_col)) for row in range(output.shape[0]): for col in range(output.shape[1]): output[row, col] = np.max(image[row * pool_row:(row + 1) * pool_row, col * pool_col:(col + 1) * pool_col]) return output # 定义激活函数 def relu(image): return np.maximum(image, 0) # 定义全连接层函数 def fully_connected(input_data, weight, bias): output = np.dot(input_data, weight) + bias return output # 定义CNN模型 class CNN: def __init__(self, kernel_size, pool_size, num_filters, num_classes): self.kernel_size = kernel_size self.pool_size = pool_size self.num_filters = num_filters self.num_classes = num_classes self.weights = [] self.biases = [] self.layers = [] def add_conv_layer(self, input_shape): num_input_channels = input_shape[2] kernel_shape = self.kernel_size + (num_input_channels, self.num_filters) self.weights.append(np.random.randn(*kernel_shape)) self.biases.append(np.zeros((self.num_filters,))) self.layers.append("conv") def add_pooling_layer(self): self.layers.append("pool") def add_fully_connected_layer(self, input_shape): input_size = input_shape[0] * input_shape[1] * input_shape[2] self.weights.append(np.random.randn(input_size, self.num_classes)) self.biases.append(np.zeros((self.num_classes,))) self.layers.append("fully_connected") def forward(self, input_data): output = input_data for i in range(len(self.layers)): if self.layers[i] == "conv": output = convolve(output, self.weights[i]) + self.biases[i] output = relu(output) elif self.layers[i] == "pool": output = max_pooling(output, self.pool_size) elif self.layers[i] == "fully_connected": output = output.reshape((output.shape[0], -1)) output = fully_connected(output, self.weights[i], self.biases[i]) return output # 测试CNN模型 cnn = CNN(kernel_size=(3, 3), pool_size=(2, 2), num_filters=32, num_classes=10) cnn.add_conv_layer(input_shape=(28, 28, 1)) cnn.add_pooling_layer() cnn.add_fully_connected_layer(input_shape=(7, 7, 32)) input_data = np.random.randn(1, 28, 28, 1) output = cnn.forward(input_data) print(output) ``` 在这个示例中,我们实现了一个简单的CNN模型,包括卷积层、池化层和全连接层。我们使用ReLU作为激活函数,并使用随机初始化权重和偏置项。在测试模型时,我们使用随机生成的28x28x1的输入数据,并输出模型的预测结果。

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