PyTorch 中使用Diffusion model代码举例

时间: 2024-03-11 13:50:20 浏览: 17
下面是一个使用 PyTorch 实现 Diffusion model 的示例代码,用于图像生成任务: ``` python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision.transforms as transforms import torchvision.datasets as datasets from torch.utils.data import DataLoader from torch.utils.tensorboard import SummaryWriter # 定义 Diffusion model 的参数 timesteps = 1000 noise_scale = 0.1 # 定义数据集和数据加载器 transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (0.5,)) ]) train_dataset = datasets.MNIST(root='./data', train=True, transform=transform, download=True) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=64, shuffle=True) # 定义模型和优化器 class DiffusionModel(nn.Module): def __init__(self): super().__init__() self.encoder = nn.Sequential( nn.Conv2d(1, 16, kernel_size=3, stride=1, padding=1), nn.BatchNorm2d(16), nn.ReLU(), nn.Conv2d(16, 32, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(32), nn.ReLU(), nn.Conv2d(32, 64, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(), nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(), nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(), nn.Conv2d(256, 512, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(), nn.Conv2d(512, 1024, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(1024), nn.ReLU() ) self.decoder = nn.Sequential( nn.ConvTranspose2d(1024, 512, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(), nn.ConvTranspose2d(512, 256, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(), nn.ConvTranspose2d(256, 128, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(), nn.ConvTranspose2d(128, 64, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(), nn.ConvTranspose2d(64, 32, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(32), nn.ReLU(), nn.ConvTranspose2d(32, 16, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(16), nn.ReLU(), nn.ConvTranspose2d(16, 1, kernel_size=3, stride=1, padding=1), nn.Tanh() ) def forward(self, x): z = self.encoder(x) x = self.decoder(z) return x, z model = DiffusionModel().to(device) optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-3) # 定义损失函数 def diff_loss(x, x0, t): noise = torch.randn_like(x) noise = noise * torch.sqrt(t) * noise_scale x1 = (1 - t) * x0 + noise nll = ((x1 - x) ** 2).mean() / (2 * noise_scale ** 2) return nll # 训练模型 writer = SummaryWriter() for epoch in range(10): for i, (x, _) in enumerate(train_loader): x = x.to(device) optimizer.zero_grad() x0 = x + noise_scale * torch.randn_like(x) x0 = x0.clamp(-1, 1) t = torch.rand(x.size(0), device=device) * timesteps loss = diff_loss(x, x0, t) loss.backward() optimizer.step() writer.add_scalar('loss', loss.item(), epoch * len(train_loader) + i) if i % 100 == 0: print(f'Epoch {epoch}, Iteration {i}, Loss {loss.item()}') ``` 在上面的代码中,我们首先定义了 Diffusion model 的相关参数,包括迭代次数和噪声大小。然后加载 MNIST 数据集,并定义了模型和优化器。接着,我们定义了损失函数 diff_loss,该函数采用了噪声扩散和反演过程,并计算了负对数似然损失。最后,我们使用 PyTorch 提供的 DataLoader 进行训练,并记录了训练过程中的损失值。

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好的,根据上面的目标函数,我们可以推导出其对应的梯度向量函数,如下所示: def gradient(x, y, beta): """ Compute gradient of the logistic regression loss function :param beta: model parameter vector :param x: feature matrix :param y: label vector :return: gradient vector """ n = x.shape[0] pred = 1 /
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