CNN中的train_crossEntropy是什么意思

时间: 2024-05-31 15:10:13 浏览: 59
"train_crossEntropy" 是指在使用卷积神经网络 (CNN) 进行训练时所采用的损失函数,通常也被称为交叉熵 (Cross-Entropy) 损失函数。该函数是一种用于衡量模型预测结果与真实结果之间差距的方法,可以帮助优化算法调整模型参数,使得预测结果更加准确。在 CNN 中,交叉熵损失函数通常用于分类任务,比如图像分类、文本分类等。其具体计算方法可以参考以下公式: $H(p, q) = -\sum_{x} p(x) \log q(x)$ 其中,$p$ 是真实标签的概率分布,$q$ 是模型预测的概率分布,$x$ 是类别的编号。交叉熵损失函数越小,表示模型预测结果与真实结果之间的差距越小,模型越准确。
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import numpy as np from tensorflow import keras # 加载手写数字图像和标签 def load_data(): train_data = np.loadtxt('train_images.csv', delimiter=',') train_labels = np.loadtxt('train_labels.csv', delimiter=',') test_data = np.loadtxt('test_image.csv', delimiter=',') return train_data, train_labels, test_data # 数据预处理 def preprocess_data(train_data, test_data): # 归一化到 [0, 1] 范围 train_data = train_data / 255.0 test_data = test_data / 255.0 # 将数据 reshape 成适合 CNN 的输入形状 (样本数, 高度, 宽度, 通道数) train_data = train_data.reshape(-1, 28, 28, 1) test_data = test_data.reshape(-1, 28, 28, 1) return train_data, test_data # 构建 CNN 模型 def build_model(): model = keras.Sequential([ keras.layers.Conv2D(filters=32, kernel_size=(3, 3), activation='relu', input_shape=(28, 28, 1)), keras.layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)), keras.layers.Flatten(), keras.layers.Dense(units=128, activation='relu'), keras.layers.Dense(units=10, activation='softmax') ]) model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) return model # 进行数字识别 def recognize_digit(image, model): probabilities = model.predict(image) digit = np.argmax(probabilities) return digit # 主函数 def main(): # 加载数据 train_data, train_labels, test_data = load_data() # 数据预处理 train_data, test_data = preprocess_data(train_data, test_data) # 构建并训练模型 model = build_model() model.fit(train_data, train_labels, epochs=10, batch_size=32) # 进行数字识别 recognized_digit = recognize_digit(test_data, model) print("识别结果:", recognized_digit) if __name__ == '__main__': main()

这段代码是用于构建一个卷积神经网络(CNN)模型来进行手写数字识别。代码的流程如下: 1. 导入必要的库:numpy和tensorflow的keras模块。 2. 定义一个函数load_data(),用于加载手写数字图像和标签数据。 3. 定义一个函数preprocess_data(),用于对数据进行预处理,包括归一化和reshape操作。 4. 定义一个函数build_model(),用于构建CNN模型。 5. 定义一个函数recognize_digit(),用于进行数字识别。 6. 定义主函数main(),在其中完成数据加载、预处理、模型构建、训练和数字识别的整个流程。 7. 最后,在主函数中调用各个函数,完成手写数字识别的任务。 请注意,这段代码中使用了一些特定的数据文件(train_images.csv、train_labels.csv和test_image.csv),你需要根据实际情况提供相应的数据文件。另外,该代码假设输入的手写数字图像是28x28像素的灰度图像。

Traceback (most recent call last): File "C:\Users\Lenovo\Desktop\DZY\DZY\CNN_mnist_yuanshi.py", line 177, in <module> train_loop(train_dataloader, model, loss_fn, optimizer, t, schedular) File "C:\Users\Lenovo\Desktop\DZY\DZY\CNN_mnist_yuanshi.py", line 114, in train_loop loss = loss_fn(outputs, y) File "D:\Program Files (x86)\py38\lib\site-packages\torch\nn\modules\module.py", line 1501, in _call_impl return forward_call(*args, **kwargs) File "D:\Program Files (x86)\py38\lib\site-packages\torch\nn\modules\loss.py", line 1174, in forward return F.cross_entropy(input, target, weight=self.weight, File "D:\Program Files (x86)\py38\lib\site-packages\torch\nn\functional.py", line 3029, in cross_entropy return torch._C._nn.cross_entropy_loss(input, target, weight, _Reduction.get_enum(reduction), ignore_index, label_smoothing) TypeError: cross_entropy_loss(): argument 'target' (position 2) must be Tensor, not tuple Process finished with exit code 1

这个错误是由于在调用`F.cross_entropy`函数时,传入的`target`参数是一个元组而不是一个张量。`F.cross_entropy`函数的`target`参数应该是一个包含目标类别的张量,而不是一个元组。 请检查你的代码,确保在调用`F.cross_entropy`函数时,传入的`target`参数是一个张量。如果`target`是一个元组,你可以使用`torch.Tensor`或`torch.tensor`将其转换为张量。 例如,如果`target`是一个长度为`n`的元组,你可以使用以下代码将其转换为张量: ```python target = torch.tensor(target) ``` 然后,将转换后的`target`张量传递给`F.cross_entropy`函数。这样应该可以解决这个错误。
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def train(model, train_loader, criterion, optimizer): model.train() train_loss = 0.0 train_acc = 0.0 for i, (inputs, labels) in enumerate(train_loader): optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs.unsqueeze(1).float()) loss = criterion(outputs, labels.long()) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() * inputs.size(0) _, preds = torch.max(outputs, 1) train_acc += torch.sum(preds == labels.data) train_loss = train_loss / len(train_loader.dataset) train_acc = train_acc.double() / len(train_loader.dataset) return train_loss, train_acc def test(model, verify_loader, criterion): model.eval() test_loss = 0.0 test_acc = 0.0 with torch.no_grad(): for i, (inputs, labels) in enumerate(test_loader): outputs = model(inputs.unsqueeze(1).float()) loss = criterion(outputs, labels.long()) test_loss += loss.item() * inputs.size(0) _, preds = torch.max(outputs, 1) test_acc += torch.sum(preds == labels.data) test_loss = test_loss / len(test_loader.dataset) test_acc = test_acc.double() / len(test_loader.dataset) return test_loss, test_acc # Instantiate the model model = CNN() # Define the loss function and optimizer criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # Instantiate the data loaders train_dataset = MyDataset1('1MATRICE') train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=5, shuffle=True) test_dataset = MyDataset2('2MATRICE') test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=5, shuffle=False) train_losses, train_accs, test_losses, test_accs = [], [], [], [] for epoch in range(500): train_loss, train_acc = train(model, train_loader, criterion, optimizer) test_loss, test_acc = test(model, test_loader, criterion) train_losses.append(train_loss) train_accs.append(train_acc) test_losses.append(test_loss) test_accs.append(test_acc) print('Epoch: {} Train Loss: {:.4f} Train Acc: {:.4f} Test Loss: {:.4f} Test Acc: {:.4f}'.format( epoch, train_loss, train_acc, test_loss, test_acc))

def define_cnn_model(): # 使用Sequential序列模型 model = Sequential() # 卷积层 model.add(Conv2D(32,(3,3),activation="relu",padding="same",input_shape=(200,200,3))) # 第一层即为卷积层,要设置输入进来图片的样式 3是颜色通道个数 # 最大池化层 model.add(MaxPool2D((2,2))) # 池化窗格 model.add(Conv2D(64,(3,3),activation="relu",padding="same",input_shape=(200,200,3))) # 第一层即为卷积层,要设置输入进来图片的样式 3是颜色通道个数 # 最大池化层 model.add(MaxPool2D((2,2))) # 池化窗格 model.add(Conv2D(128,(3,3),activation="relu",padding="same",input_shape=(200,200,3))) # 第一层即为卷积层,要设置输入进来图片的样式 3是颜色通道个数 # 最大池化层 model.add(MaxPool2D((2,2))) # 池化窗格 model.add(Flatten()) # Flatten层 # 全连接层 model.add(Dense(128,activation="relu")) # 128为神经元的个数 model.add(Dense(1,activation="sigmoid")) # 编译模型 opt = SGD(lr= 0.001,momentum=0.9) # 随机梯度 model.compile(optimizer=opt,loss="binary_crossentropy",metrics=["accuracy"]) return model def train_cnn_model(): # 实例化模型 model = define_cnn_model() # 创建图片生成器 datagen = ImageDataGenerator(rescale=1.0/255.0) train_it = datagen.flow_from_directory( r"../Test1/Train", class_mode="binary", batch_size=64, target_size=(200, 200)) # batch_size:一次拿出多少张照片 targe_size:将图片缩放到一定比例 # 训练模型 model.fit(train_it, steps_per_epoch=len(train_it), epochs=20, verbose=1) model.save("my_model.h5") torch.cuda.set_device(0) train_cnn_model() 将上述代码的训练过程绘图

import pandas as pd from sklearn.preprocessing import StandardScaler from sklearn.decomposition import PCA from sklearn.model_selection import train_test_split from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense, Conv1D, MaxPooling1D, Flatten from sklearn.metrics import accuracy_score from sklearn.metrics import confusion_matrix, classification_report from sklearn.metrics import roc_auc_score from sklearn.utils.class_weight import compute_class_weight # 读取数据 data = pd.read_csv('database.csv') # 数据预处理 X = data.iloc[:, :-1].values y = data.iloc[:, -1].values scaler = StandardScaler() X = scaler.fit_transform(X) # 特征选择 pca = PCA(n_components=10) X = pca.fit_transform(X) # 划分训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) class_weights = compute_class_weight(class_weight='balanced', classes=np.unique(y_train), y=y_train) # 构建CNN模型 model = Sequential() model.add(Conv1D(filters=64, kernel_size=3, activation='relu', input_shape=(10, 1))) model.add(MaxPooling1D(pool_size=2)) model.add(Flatten()) model.add(Dense(10, activation='relu')) model.add(Dense(1, activation='sigmoid')) model.compile(loss='binary_crossentropy', optimizer='adam', metrics=['accuracy']) # 训练模型 X_train = X_train.reshape((X_train.shape[0], X_train.shape[1], 1)) X_test = X_test.reshape((X_test.shape[0], X_test.shape[1], 1)) model.fit(X_train, y_train,class_weight=class_weights,epochs=100, batch_size=64, validation_data=(X_test, y_test)) # 预测结果 y_pred = model.predict(X_test) #检验值 accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred) auc = roc_auc_score(y_test, y_pred) print(auc) print("Accuracy:", accuracy) print('Confusion Matrix:\n', confusion_matrix(y_test, y_pred)) print('Classification Report:\n', classification_report(y_test, y_pred))

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