WGAN-GP训练mnist数据集

时间: 2023-11-27 22:48:26 浏览: 105
以下是使用WGAN-GP训练mnist数据集的步骤: 1.导入必要的库和模块 ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt ``` 2.加载mnist数据集 ```python (train_images, train_labels), (_, _) = tf.keras.datasets.mnist.load_data() train_images = train_images.reshape(train_images.shape[0], 28, 28, 1).astype('float32') train_images = (train_images - 127.5) / 127.5 # 将像素值归一化到[-1, 1]之间 BUFFER_SIZE = 60000 BATCH_SIZE = 256 train_dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(train_images).shuffle(BUFFER_SIZE).batch(BATCH_SIZE) ``` 3.定义生成器和判别器模型 ```python def make_generator_model(): model = tf.keras.Sequential() model.add(layers.Dense(7*7*256, use_bias=False, input_shape=(100,))) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Reshape((7, 7, 256))) assert model.output_shape == (None, 7, 7, 256) # 注意:batch size 没有限制 model.add(layers.Conv2DTranspose(128, (5, 5), strides=(1, 1), padding='same', use_bias=False)) assert model.output_shape == (None, 7, 7, 128) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Conv2DTranspose(64, (5, 5), strides=(2, 2), padding='same', use_bias=False)) assert model.output_shape == (None, 14, 14, 64) model.add(layers.BatchNormalization()) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Conv2DTranspose(1, (5, 5), strides=(2, 2), padding='same', use_bias=False, activation='tanh')) assert model.output_shape == (None, 28, 28, 1) return model def make_discriminator_model(): model = tf.keras.Sequential() model.add(layers.Conv2D(64, (5, 5), strides=(2, 2), padding='same', input_shape=[28, 28, 1])) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Dropout(0.3)) model.add(layers.Conv2D(128, (5, 5), strides=(2, 2), padding='same')) model.add(layers.LeakyReLU()) model.add(layers.Dropout(0.3)) model.add(layers.Flatten()) model.add(layers.Dense(1)) return model ``` 4.定义损失函数和优化器 ```python generator_optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(1e-4) discriminator_optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(1e-4) def discriminator_loss(real_output, fake_output): real_loss = tf.reduce_mean(real_output) fake_loss = tf.reduce_mean(fake_output) return fake_loss - real_loss def generator_loss(fake_output): return -tf.reduce_mean(fake_output) ``` 5.定义训练函数 ```python @tf.function def train_step(images): noise = tf.random.normal([BATCH_SIZE, 100]) with tf.GradientTape() as gen_tape, tf.GradientTape() as disc_tape: generated_images = generator(noise, training=True) real_output = discriminator(images, training=True) fake_output = discriminator(generated_images, training=True) gen_loss = generator_loss(fake_output) disc_loss = discriminator_loss(real_output, fake_output) gradients_of_generator = gen_tape.gradient(gen_loss, generator.trainable_variables) gradients_of_discriminator = disc_tape.gradient(disc_loss, discriminator.trainable_variables) generator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients_of_generator, generator.trainable_variables)) discriminator_optimizer.apply_gradients(zip(gradients_of_discriminator, discriminator.trainable_variables)) ``` 6.训练模型 ```python EPOCHS = 100 noise_dim = 100 num_examples_to_generate = 16 # 我们将重复使用该种子(因此在动画 GIF 中更容易可视化进度) seed = tf.random.normal([num_examples_to_generate, noise_dim]) generator = make_generator_model() discriminator = make_discriminator_model() for epoch in range(EPOCHS): for image_batch in train_dataset: train_step(image_batch) # 每 15 个 epoch 生成一次图片 if epoch % 15 == 0: generate_and_save_images(generator, epoch + 1, seed) # 生成最终的图片 generate_and_save_images(generator, EPOCHS, seed) ``` 7.生成图片 ```python def generate_and_save_images(model, epoch, test_input): # 注意 training` 设定为 False # 因此,所有层都在推理模式下运行(batchnorm)。 predictions = model(test_input, training=False) fig = plt.figure(figsize=(4, 4)) for i in range(predictions.shape[0]): plt.subplot(4, 4, i+1) plt.imshow(predictions[i, :, :, 0] * 127.5 + 127.5, cmap='gray') plt.axis('off') plt.savefig('image_at_epoch_{:04d}.png'.format(epoch)) plt.show() ```
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