请用pytorch写一个基于对比学习的异常检测代码,数据是包含19个通道,长度为2048的时间序列
时间: 2024-09-23 14:12:07 浏览: 37
在PyTorch中,我们可以使用深度学习框架来进行基于对比学习的异常检测。通常,这类任务会利用双流网络(Siamese Network)结构,其中一个网络负责正常样本,另一个负责异常样本。以下是一个简单的示例,假设我们正在处理的是一对一的正常样本和异常样本对比:
```python
import torch
import torch.nn as nn
from torch.utils.data import Dataset, DataLoader
class TimeSeriesDataset(Dataset):
def __init__(self, normal_data, anomaly_data):
self.normal_data = normal_data
self.anomaly_data = anomaly_data
self.length = 2048
def __getitem__(self, idx):
normal_sample = self.normal_data[idx, :].view(-1, 19, 2048) # 将数据展平并添加通道维度
anomaly_sample = self.anomaly_data[idx, :].view(-1, 19, 2048) # 同样处理异常样本
return {'normal': normal_sample, 'anomaly': anomaly_sample}
def __len__(self):
return len(self.normal_data)
class SiameseNetwork(nn.Module):
def __init__(self, input_channels=19, hidden_layers=[64, 32]):
super().__init__()
layers = [nn.Conv1d(input_channels, hidden_layers[0], kernel_size=1),
nn.ReLU(),
nn.MaxPool1d(kernel_size=2)]
for i in range(1, len(hidden_layers)):
layers.extend([nn.Conv1d(hidden_layers[i-1], hidden_layers[i], kernel_size=1),
nn.ReLU()])
self.encoder = nn.Sequential(*layers)
self.distance = nn.CosineSimilarity(dim=-1) # 使用余弦距离度量相似性
def forward(self, x):
encodings = self.encoder(x)
# 对于一对输入,计算它们的特征向量之间的相似度
similarity = self.distance(encodings[:, 0], encodings[:, 1])
return similarity
# 假设你已经有了正常的(normal_data)和异常(anomaly_data)的数据集
train_dataset = TimeSeriesDataset(normal_data, anomaly_data)
train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True)
model = SiameseNetwork()
criterion = nn.CrossEntropyLoss() # 基于分类任务,假设异常样本标签为1,正常样本为0
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-3)
for epoch in range(num_epochs): # 训练循环
for data in train_loader:
inputs = data['normal'], data['anomaly']
optimizer.zero_grad()
outputs = model(inputs)
labels = torch.zeros(len(outputs)).unsqueeze(1).long() # 假设所有都是正常样本
loss = criterion(outputs, labels)
loss.backward()
optimizer.step()
# 接下来你可以使用模型预测新的时间序列数据,相似度低于某个阈值就被标记为异常
```
请注意,这只是一个基础的实现,实际应用中可能还需要调整网络结构、优化器和损失函数,以及更复杂的训练策略如正则化等。
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