生成对抗网络具体实现代码

时间: 2023-05-26 14:05:05 浏览: 70
由于生成对抗网络结构复杂,实现过程中需要涉及深度学习框架的基础知识,以下是使用Python和PyTorch实现GAN的基本步骤: 1. 定义生成器和判别器的网络结构 2. 定义损失函数(对比度损失) 3. 定义优化器(Adam优化器、SGD优化器等) 4. 训练模型 下面是一个简单的GAN的代码实现: ```python # 导入依赖库 import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.autograd import Variable import torchvision import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 定义随机种子 torch.manual_seed(123) # 定义超参数 num_epochs = 100 batch_size = 16 learning_rate = 0.0002 # 加载数据集 transform = torchvision.transforms.Compose([torchvision.transforms.ToTensor(), torchvision.transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))]) train_dataset = torchvision.datasets.MNIST(root='.', train=True, transform=transform, download=True) train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) # 定义生成器的网络结构 class Generator(nn.Module): def __init__(self): super(Generator, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(100, 256) self.fc2 = nn.Linear(256, 512) self.fc3 = nn.Linear(512, 784) self.relu = nn.ReLU() def forward(self, x): x = self.fc1(x) x = self.relu(x) x = self.fc2(x) x = self.relu(x) x = self.fc3(x) x = torch.tanh(x) return x # 定义判别器的网络结构 class Discriminator(nn.Module): def __init__(self): super(Discriminator, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(784, 512) self.fc2 = nn.Linear(512, 256) self.fc3 = nn.Linear(256, 1) self.sigmoid = nn.Sigmoid() def forward(self, x): x = x.view(-1, 784) x = self.fc1(x) x = self.sigmoid(x) x = self.fc2(x) x = self.sigmoid(x) x = self.fc3(x) x = self.sigmoid(x) return x # 创建生成器和判别器实例 generator = Generator() discriminator = Discriminator() # 定义损失函数 criterion = nn.BCELoss() # 定义优化器 generator_optimizer = optim.Adam(generator.parameters(), lr=learning_rate) discriminator_optimizer = optim.Adam(discriminator.parameters(), lr=learning_rate) # 存储损失函数值 generator_loss = [] discriminator_loss = [] # 训练GAN模型 for epoch in range(num_epochs): for i, (images, _) in enumerate(train_loader): batch_size = images.size(0) # 获取真实图片 real_images = Variable(images.view(batch_size, -1)) real_labels = Variable(torch.ones(batch_size, 1)) # 获取生成器的噪声输入 noise = Variable(torch.randn(batch_size, 100)) # 生成假图片 fake_images = generator(noise) fake_labels = Variable(torch.zeros(batch_size, 1)) # 训练判别器 discriminator_optimizer.zero_grad() real_outputs = discriminator(real_images) real_loss = criterion(real_outputs, real_labels) fake_outputs = discriminator(fake_images) fake_loss = criterion(fake_outputs, fake_labels) d_loss = real_loss + fake_loss d_loss.backward() discriminator_optimizer.step() discriminator_loss.append(d_loss.item()) # 训练生成器 generator_optimizer.zero_grad() noise = Variable(torch.randn(batch_size, 100)) fake_images = generator(noise) outputs = discriminator(fake_images) g_loss = criterion(outputs, real_labels) g_loss.backward() generator_optimizer.step() generator_loss.append(g_loss.item()) if (epoch+1) % 10 == 0: print("Epoch [{}/{}], Step [{}/{}], Discriminator Loss: {:.4f}, Generator Loss: {:.4f}" .format(epoch+1, num_epochs, i+1, len(train_loader), d_loss.item(), g_loss.item())) # 生成100张图片并展示 noise = Variable(torch.randn(100, 100)) generated_images = generator(noise).data.numpy() generated_images = generated_images.reshape(100, 28, 28) fig, ax = plt.subplots(10, 10, figsize=(10, 10)) for i in range(10): for j in range(10): ax[i][j].imshow(generated_images[i*10+j], cmap='gray') ax[i][j].axis('off') plt.show() ``` 以上代码实现了基本的GAN,其中指定了数据集为MNIST手写数字数据集,生成器的输入噪声为100维的向量,输出为784维的图片像素值;判别器的输入是784维的图片像素值,输出为一个二元分类结果。在GAN的训练过程中,首先训练判别器来区分真实图片和假图片,再根据判别器的结果训练生成器生成更逼真的假图片,两者交替进行。最后使用生成器生成100张假图片并展示。

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