一维振动信号输入,将一维振动信号变为时频图,利用一维resnet和二维resnet18提取特征,并进行特征融合的pytorch代码

时间: 2024-05-03 22:17:07 浏览: 146
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利用pytorch实现图像分类的一个完整的代码,训练,预测,TTA,模型融合,模型部署,cnn提取特征,svm或者随机森林等进行

下面是将一维振动信号变为时频图,利用一维resnet和二维resnet18提取特征,并进行特征融合的PyTorch代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F from torch.autograd import Variable import numpy as np import librosa import matplotlib.pyplot as plt # 一维ResNet class ResNet1D(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=1, padding=1): super(ResNet1D, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv1d(in_channels, out_channels, kernel_size, stride, padding, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm1d(out_channels) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) self.conv2 = nn.Conv1d(out_channels, out_channels, kernel_size, stride, padding, bias=False) self.bn2 = nn.BatchNorm1d(out_channels) self.downsample = nn.Sequential( nn.Conv1d(in_channels, out_channels, kernel_size=1, stride=stride, bias=False), nn.BatchNorm1d(out_channels) ) def forward(self, x): residual = x out = self.conv1(x) out = self.bn1(out) out = self.relu(out) out = self.conv2(out) out = self.bn2(out) if self.downsample is not None: residual = self.downsample(x) out += residual out = self.relu(out) return out # 二维ResNet18 class ResNet18(nn.Module): def __init__(self, num_classes=10): super(ResNet18, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 64, kernel_size=7, stride=2, padding=3, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) self.maxpool = nn.MaxPool2d(kernel_size=3, stride=2, padding=1) self.layer1 = self._make_layer(64, 2) self.layer2 = self._make_layer(128, 2, stride=2) self.layer3 = self._make_layer(256, 2, stride=2) self.layer4 = self._make_layer(512, 2, stride=2) self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)) self.fc = nn.Linear(512, num_classes) def _make_layer(self, planes, blocks, stride=1): downsample = None if stride != 1 or planes != 64: downsample = nn.Sequential( nn.Conv2d(64, planes, kernel_size=1, stride=stride, bias=False), nn.BatchNorm2d(planes) ) layers = [] layers.append(BasicBlock(64, planes, stride, downsample)) for i in range(1, blocks): layers.append(BasicBlock(planes, planes)) return nn.Sequential(*layers) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.bn1(x) x = self.relu(x) x = self.maxpool(x) x = self.layer1(x) x = self.layer2(x) x = self.layer3(x) x = self.layer4(x) x = self.avgpool(x) x = x.view(x.size(0), -1) x = self.fc(x) return x # 二维ResNet基本块 class BasicBlock(nn.Module): expansion = 1 def __init__(self, in_planes, planes, stride=1, downsample=None): super(BasicBlock, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(in_planes, planes, kernel_size=3, stride=stride, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(planes) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) self.conv2 = nn.Conv2d(planes, planes, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(planes) self.downsample = downsample def forward(self, x): residual = x out = self.conv1(x) out = self.bn1(out) out = self.relu(out) out = self.conv2(out) out = self.bn2(out) if self.downsample is not None: residual = self.downsample(x) out += residual out = self.relu(out) return out # 一维ResNet模型 class ResNet1DModel(nn.Module): def __init__(self): super(ResNet1DModel, self).__init__() self.layer1 = ResNet1D(1, 64) self.layer2 = ResNet1D(64, 128) self.layer3 = ResNet1D(128, 256) self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool1d(1) self.fc = nn.Linear(256, 10) def forward(self, x): x = self.layer1(x) x = self.layer2(x) x = self.layer3(x) x = self.avgpool(x) x = x.view(x.size(0), -1) x = self.fc(x) return x # 时频图模型 class SpectrogramModel(nn.Module): def __init__(self): super(SpectrogramModel, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64) self.pool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) self.conv2 = nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(128) self.pool2 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) self.conv3 = nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.bn3 = nn.BatchNorm2d(256) self.pool3 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) self.conv4 = nn.Conv2d(256, 512, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.bn4 = nn.BatchNorm2d(512) self.pool4 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1)) self.fc = nn.Linear(512, 10) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.bn1(x) x = F.relu(x) x = self.pool1(x) x = self.conv2(x) x = self.bn2(x) x = F.relu(x) x = self.pool2(x) x = self.conv3(x) x = self.bn3(x) x = F.relu(x) x = self.pool3(x) x = self.conv4(x) x = self.bn4(x) x = F.relu(x) x = self.pool4(x) x = self.avgpool(x) x = x.view(x.size(0), -1) x = self.fc(x) return x # 特征融合模型 class FusionModel(nn.Module): def __init__(self): super(FusionModel, self).__init__() self.resnet1d = ResNet1DModel() self.resnet18 = ResNet18() self.fc = nn.Linear(20, 10) def forward(self, x): x1 = self.resnet1d(x) x2 = x.squeeze(1) x2 = x2.unsqueeze(1) x2 = librosa.feature.melspectrogram(x2.numpy()[0], sr=16000, n_mels=128, hop_length=160, n_fft=480, fmax=8000) x2 = librosa.power_to_db(x2, ref=np.max) x2 = x2[np.newaxis, np.newaxis, :] x2 = torch.from_numpy(x2).float() x2 = self.resnet18(x2) x = torch.cat((x1, x2), dim=1) x = self.fc(x) return x # 示例代码 if __name__ == '__main__': # 生成示例数据 x = np.sin(2*np.pi*500*np.linspace(0, 1, 16000)) x = x[np.newaxis, np.newaxis, :] x = torch.from_numpy(x).float() # 时频图 x_spectrogram = x.squeeze(1) x_spectrogram = x_spectrogram.unsqueeze(1) x_spectrogram = librosa.feature.melspectrogram(x_spectrogram.numpy()[0], sr=16000, n_mels=128, hop_length=160, n_fft=480, fmax=8000) x_spectrogram = librosa.power_to_db(x_spectrogram, ref=np.max) x_spectrogram = x_spectrogram[np.newaxis, np.newaxis, :] x_spectrogram = torch.from_numpy(x_spectrogram).float() # 模型 model = FusionModel() y = model(x) print(y) # 绘制时频图 plt.figure(figsize=(10, 4)) librosa.display.specshow(x_spectrogram.numpy()[0, 0, :, :], sr=16000, hop_length=160, y_axis='mel', fmax=8000, x_axis='time') plt.colorbar(format='%+2.0f dB') plt.title('Mel spectrogram') plt.tight_layout() plt.show() ``` 上述代码实现了一维振动信号输入,将一维振动信号变为时频图,利用一维ResNet和二维ResNet18提取特征,并进行特征融合的过程。其中,`ResNet1D`和`ResNet18`分别为一维ResNet和二维ResNet18的实现,`ResNet1DModel`为一维ResNet模型,`SpectrogramModel`为时频图模型,`FusionModel`为特征融合模型。在示例代码中,我们生成了一个示例数据,使用模型进行推理,并绘制了时频图。
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解释代码:import os.path import torch import torch.nn as nn from torchvision import models, transforms from torch.autograd import Variable import numpy as np from PIL import Image features_dir = './features' # 存放特征的文件夹路径 img_path = "F:\\cfpg\\result\\conglin.jpg" # 图片路径 file_name = img_path.split('/')[-1] # 图片路径的最后一个/后面的名字 feature_path = os.path.join(features_dir, file_name + '.txt') # /后面的名字加txt transform1 = transforms.Compose([ # 串联多个图片变换的操作 transforms.Resize(256), # 缩放 transforms.CenterCrop(224), # 中心裁剪 transforms.ToTensor()] # 转换成Tensor ) img = Image.open(img_path) # 打开图片 img1 = transform1(img) # 对图片进行transform1的各种操作 # resnet18 = models.resnet18(pretrained = True) resnet50_feature_extractor = models.resnet50(pretrained=True) # 导入ResNet50的预训练模型 resnet50_feature_extractor.fc = nn.Linear(2048, 2048) # 重新定义最后一层 torch.nn.init.eye(resnet50_feature_extractor.fc.weight) # 将二维tensor初始化为单位矩阵 for param in resnet50_feature_extractor.parameters(): param.requires_grad = False # resnet152 = models.resnet152(pretrained = True) # densenet201 = models.densenet201(pretrained = True) x = Variable(torch.unsqueeze(img1, dim=0).float(), requires_grad=False) # y1 = resnet18(x) y = resnet50_feature_extractor(x) y = y.data.numpy() np.savetxt(feature_path, y, delimiter=',') # y3 = resnet152(x) # y4 = densenet201(x) y_ = np.loadtxt(feature_path, delimiter=',').reshape(1, 2048)

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