用python写一个基于transformer的图像分类

时间: 2023-06-13 22:06:05 浏览: 106
要使用Transformer进行图像分类,需要将图像转换为序列数据。一种常见的方法是使用卷积神经网络(CNN)提取图像特征,然后将这些特征转换为序列数据。以下是一个基于PyTorch的示例代码: 首先,导入必要的库和模块: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import DataLoader from torchvision import datasets, transforms from torch.optim.lr_scheduler import StepLR import math ``` 然后,定义一个CNN来提取图像特征: ```python class CNN(nn.Module): def __init__(self): super(CNN, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.conv2 = nn.Conv2d(16, 32, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.conv3 = nn.Conv2d(32, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.pool = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = nn.functional.relu(x) x = self.pool(x) x = self.conv2(x) x = nn.functional.relu(x) x = self.pool(x) x = self.conv3(x) x = nn.functional.relu(x) x = self.pool(x) x = x.view(x.size(0), -1) return x ``` 接下来,定义一个Transformer模型来处理序列数据: ```python class Transformer(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, num_heads, dropout): super(Transformer, self).__init__() self.embedding = nn.Embedding(input_size, hidden_size) self.position_embedding = nn.Embedding(1000, hidden_size) encoder_layer = nn.TransformerEncoderLayer(hidden_size, num_heads, hidden_size * 4, dropout) self.transformer = nn.TransformerEncoder(encoder_layer, num_layers) def forward(self, x): seq_length = x.size(1) positions = torch.arange(seq_length, device=x.device).unsqueeze(0) positions = self.position_embedding(positions) x = self.embedding(x) x = x + positions x = x.transpose(0, 1) x = self.transformer(x) x = x.transpose(0, 1) return x[:, -1, :] ``` 最后,定义一个分类器来输出图像的分类: ```python class Classifier(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, num_heads, dropout, output_size): super(Classifier, self).__init__() self.cnn = CNN() self.transformer = Transformer(input_size, hidden_size, num_layers, num_heads, dropout) self.fc = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, x): x = self.cnn(x) x = x.unsqueeze(1) x = self.transformer(x) x = self.fc(x) return x ``` 最后,训练模型: ```python device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") transform = transforms.Compose([transforms.Resize(224), transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))]) train_dataset = datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=64, shuffle=True) test_dataset = datasets.CIFAR10(root='./data', train=False, download=True, transform=transform) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=64, shuffle=False) model = Classifier(input_size=1000, hidden_size=256, num_layers=4, num_heads=8, dropout=0.1, output_size=10).to(device) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) scheduler = StepLR(optimizer, step_size=1, gamma=0.7) num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): running_loss = 0.0 for i, (inputs, labels) in enumerate(train_loader): inputs = inputs.to(device) labels = labels.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() scheduler.step() correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for inputs, labels in test_loader: inputs = inputs.to(device) labels = labels.to(device) outputs = model(inputs) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() print('Epoch: %d, Loss: %.3f, Test Accuracy: %.3f%%' % (epoch + 1, running_loss / len(train_loader), 100 * correct / total)) ```
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