利用在pytorch框架下,写出利用卷积神经网络实现手写数字识别,使用两种不同的神经网络进行训练并比较测试结果的代码

时间: 2023-06-19 13:10:42 浏览: 64
好的,下面是基于PyTorch实现手写数字识别的代码,其中使用了两种不同的卷积神经网络模型进行训练,并比较测试结果的准确率。 首先,我们需要导入必要的Python库和模块: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision import torchvision.transforms as transforms import matplotlib.pyplot as plt ``` 然后,我们可以定义一些超参数,包括批次大小、学习率、训练轮数等: ```python batch_size = 128 learning_rate = 0.001 num_epochs = 10 ``` 接下来,我们可以下载并加载MNIST手写数字数据集,并将其进行预处理: ```python # 定义数据预处理 transform = transforms.Compose( [transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))]) # 加载MNIST数据集 trainset = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=batch_size, shuffle=True, num_workers=2) testset = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=False, download=True, transform=transform) testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=batch_size, shuffle=False, num_workers=2) ``` 然后,我们可以定义两个不同的卷积神经网络模型,分别为LeNet-5和VGG-16: ```python # 定义LeNet-5模型 class LeNet5(nn.Module): def __init__(self): super(LeNet5, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 6, 5) self.pool1 = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, 5) self.pool2 = nn.MaxPool2d(2, 2) self.fc1 = nn.Linear(16 * 4 * 4, 120) self.fc2 = nn.Linear(120, 84) self.fc3 = nn.Linear(84, 10) def forward(self, x): x = self.pool1(torch.relu(self.conv1(x))) x = self.pool2(torch.relu(self.conv2(x))) x = x.view(-1, 16 * 4 * 4) x = torch.relu(self.fc1(x)) x = torch.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x # 定义VGG-16模型 class VGG16(nn.Module): def __init__(self): super(VGG16, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 64, 3, padding=1) self.conv2 = nn.Conv2d(64, 64, 3, padding=1) self.pool1 = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv3 = nn.Conv2d(64, 128, 3, padding=1) self.conv4 = nn.Conv2d(128, 128, 3, padding=1) self.pool2 = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv5 = nn.Conv2d(128, 256, 3, padding=1) self.conv6 = nn.Conv2d(256, 256, 3, padding=1) self.conv7 = nn.Conv2d(256, 256, 3, padding=1) self.pool3 = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv8 = nn.Conv2d(256, 512, 3, padding=1) self.conv9 = nn.Conv2d(512, 512, 3, padding=1) self.conv10 = nn.Conv2d(512, 512, 3, padding=1) self.pool4 = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv11 = nn.Conv2d(512, 512, 3, padding=1) self.conv12 = nn.Conv2d(512, 512, 3, padding=1) self.conv13 = nn.Conv2d(512, 512, 3, padding=1) self.pool5 = nn.MaxPool2d(2, 2) self.fc1 = nn.Linear(512, 4096) self.fc2 = nn.Linear(4096, 4096) self.fc3 = nn.Linear(4096, 10) def forward(self, x): x = torch.relu(self.conv1(x)) x = torch.relu(self.conv2(x)) x = self.pool1(x) x = torch.relu(self.conv3(x)) x = torch.relu(self.conv4(x)) x = self.pool2(x) x = torch.relu(self.conv5(x)) x = torch.relu(self.conv6(x)) x = torch.relu(self.conv7(x)) x = self.pool3(x) x = torch.relu(self.conv8(x)) x = torch.relu(self.conv9(x)) x = torch.relu(self.conv10(x)) x = self.pool4(x) x = torch.relu(self.conv11(x)) x = torch.relu(self.conv12(x)) x = torch.relu(self.conv13(x)) x = self.pool5(x) x = x.view(-1, 512) x = torch.relu(self.fc1(x)) x = torch.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x ``` 接下来,我们可以定义训练函数和测试函数,用于训练和测试模型: ```python # 定义训练函数 def train(model, trainloader, criterion, optimizer, num_epochs): for epoch in range(num_epochs): running_loss = 0.0 for i, data in enumerate(trainloader, 0): inputs, labels = data optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, running_loss/len(trainloader))) # 定义测试函数 def test(model, testloader): correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for data in testloader: images, labels = data outputs = model(images) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() print('Accuracy: {:.2f}%'.format(100 * correct / total)) ``` 最后,我们可以定义主函数,用于训练和测试LeNet-5和VGG-16模型: ```python if __name__ == '__main__': # 定义LeNet-5模型、损失函数和优化器 lenet5 = LeNet5() criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(lenet5.parameters(), lr=learning_rate) # 训练和测试LeNet-5模型 print('Training LeNet-5...') train(lenet5, trainloader, criterion, optimizer, num_epochs) print('Testing LeNet-5...') test(lenet5, testloader) # 定义VGG-16模型、损失函数和优化器 vgg16 = VGG16() criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(vgg16.parameters(), lr=learning_rate) # 训练和测试VGG-16模型 print('Training VGG-16...') train(vgg16, trainloader, criterion, optimizer, num_epochs) print('Testing VGG-16...') test(vgg16, testloader) ``` 运行上述代码,即可训练和测试LeNet-5和VGG-16模型,并比较它们的测试准确率。

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