PyTorch编程实现对MNIST数据集的手写数字识别,使用优化器进行参数更新,调整超参数或模型结构,使模型在测试集上的识别率在96%以上。画出训练过程的loss曲线。
时间: 2024-11-12 22:39:58 浏览: 56
用PyTorch实现MNIST手写数字识别对应源码文件
在PyTorch中实现对手写数字识别的步骤通常包括以下几个部分:
1. **导入库**:
导入必要的库,如`torch`, `torchvision`, 和 `nn` (神经网络模块)。
```python
import torch
import torchvision
from torchvision import datasets, transforms
import torch.nn as nn
import torch.optim as optim
```
2. **数据预处理**:
加载MNIST数据集并对其进行标准化处理。
```python
transform = transforms.Compose([transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))])
trainset = datasets.MNIST(root='./data', train=True, download=True, transform=transform)
trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=64, shuffle=True)
testset = datasets.MNIST(root='./data', train=False, transform=transform)
testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=64, shuffle=False)
```
3. **构建模型**:
使用`nn.Module`为基础创建一个卷积神经网络(CNN),例如LeNet、ResNet等,用于图像分类。
```python
class Net(nn.Module):
# 网络结构...
def __init__(self):
super(Net, self).__init__()
# 编码层,池化层,全连接层...
model = Net()
```
4. **设置优化器**:
定义优化器如SGD或Adam,并指定学习率和可能的权重衰减。
```python
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001, weight_decay=0.0005)
```
5. **训练循环**:
训练过程中计算损失、前向传播、反向传播和优化器更新。
```python
def train(model, device, dataloader, optimizer, epoch):
model.train()
running_loss = 0.0
for i, data in enumerate(dataloader, 0):
inputs, labels = data[0].to(device), data[1].to(device)
optimizer.zero_grad()
outputs = model(inputs)
loss = criterion(outputs, labels)
loss.backward()
optimizer.step()
running_loss += loss.item() * inputs.size(0)
return running_loss / len(dataloader.dataset)
# 对训练集进行训练
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu")
for epoch in range(num_epochs):
train_loss = train(model, device, trainloader, optimizer, epoch)
```
6. **评估模型**:
测试阶段评估模型性能,记录准确率。
```python
def test(model, device, dataloader):
model.eval()
correct = 0
total = 0
with torch.no_grad():
for data in dataloader:
images, labels = data[0].to(device), data[1].to(device)
outputs = model(images)
_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)
total += labels.size(0)
correct += (predicted == labels).sum().item()
return correct / total
accuracy = test(model, device, testloader)
```
7. **保存结果和可视化**:
如果达到了96%以上的测试精度,可以保存模型,并绘制训练过程中的loss曲线。这需要使用到诸如`matplotlib`之类的库来绘制图表。
```python
if accuracy > 0.96:
torch.save(model.state_dict(), 'mnist_model.pth')
# 绘制loss曲线(可以用plt.plot(losses))
```
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