使用深度卷积神经网络,(自己构造或者采用预训练模型 VGG, GoogLeNet, ResNet, DenseNet 等),对图像数据集 CIFAR-10(https://www.cs.toronto.edu/~kriz/cifar.html) 进行分类,该数据集的训练集包含 50000 张图片,测试集包含 10000 张图片。 要求:需要在测试集上画出 accuracy vs. epochs;需要把训练集划分出 10000 张图片作为验证集,用来进行模型选择,可以使用 Kaggle 的免费 GPU 进行训练。

时间: 2023-06-12 17:04:18 浏览: 74
好的,这道题目比较综合,需要用到深度学习中的卷积神经网络和模型选择的知识。我会逐步给出解答,希望能够帮到你。 首先,我们需要加载 CIFAR-10 数据集。可以使用以下代码: ```python import tensorflow as tf from tensorflow import keras from tensorflow.keras import layers # 加载 CIFAR-10 数据集 (x_train, y_train), (x_test, y_test) = keras.datasets.cifar10.load_data() # 将像素值缩放到 [0, 1] 范围内 x_train = x_train.astype("float32") / 255.0 x_test = x_test.astype("float32") / 255.0 # 将标签转换为 one-hot 编码 y_train = keras.utils.to_categorical(y_train, 10) y_test = keras.utils.to_categorical(y_test, 10) ``` 接下来,我们可以使用一些现有的深度卷积神经网络模型,比如 VGG、GoogLeNet、ResNet、DenseNet 等。这些模型都可以使用 Keras 提供的 API 进行创建。这里以 ResNet 为例,代码如下: ```python def ResNet(input_shape, num_classes): inputs = keras.Input(shape=input_shape) # 第一个卷积层 x = layers.Conv2D(64, (7, 7), strides=(2, 2), padding="same")(inputs) x = layers.BatchNormalization()(x) x = layers.Activation("relu")(x) x = layers.MaxPooling2D(pool_size=(3, 3), strides=(2, 2), padding="same")(x) # 残差块 num_blocks = 3 filters = 64 for i in range(num_blocks): strides = (1, 1) if i == 0: strides = (2, 2) y = layers.Conv2D(filters, (3, 3), strides=strides, padding="same")(x) y = layers.BatchNormalization()(y) y = layers.Activation("relu")(y) y = layers.Conv2D(filters, (3, 3), padding="same")(y) y = layers.BatchNormalization()(y) if i == 0: x = layers.Conv2D(filters, (1, 1), strides=(2, 2), padding="same")(x) x = layers.Add()([x, y]) x = layers.Activation("relu")(x) # 平均池化层 x = layers.GlobalAveragePooling2D()(x) # 全连接层 outputs = layers.Dense(num_classes, activation="softmax")(x) # 创建模型 model = keras.Model(inputs=inputs, outputs=outputs) return model # 创建 ResNet 模型 model = ResNet(input_shape=(32, 32, 3), num_classes=10) ``` 接下来,我们需要进行模型训练和模型选择。我们可以将训练集划分出一部分作为验证集,用来进行模型选择。在每个训练 epoch 结束后,我们可以记录下模型在训练集和验证集上的准确率,以便于画出 accuracy vs. epochs 的曲线。代码如下: ```python # 划分验证集 x_train_new, x_val = x_train[:40000], x_train[40000:] y_train_new, y_val = y_train[:40000], y_train[40000:] # 编译模型 model.compile(optimizer=keras.optimizers.Adam(), loss="categorical_crossentropy", metrics=["accuracy"]) # 训练模型 history = model.fit(x_train_new, y_train_new, batch_size=64, epochs=50, validation_data=(x_val, y_val)) # 画出 accuracy vs. epochs 的曲线 import matplotlib.pyplot as plt acc = history.history["accuracy"] val_acc = history.history["val_accuracy"] epochs = range(1, len(acc) + 1) plt.plot(epochs, acc, "bo", label="Training acc") plt.plot(epochs, val_acc, "b", label="Validation acc") plt.title("Training and validation accuracy") plt.xlabel("Epochs") plt.ylabel("Accuracy") plt.legend() plt.show() ``` 最后,我们可以使用 Kaggle 的免费 GPU 进行训练。具体步骤可以参考 Kaggle 官方文档:https://www.kaggle.com/docs/gpu。在训练结束后,我们可以在测试集上进行准确率的评估,代码如下: ```python # 在测试集上进行评估 test_loss, test_acc = model.evaluate(x_test, y_test) print("Test accuracy:", test_acc) ``` 希望这些代码可以帮到你!

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