生成对抗网络应用DCGAN,使用DCGAN完成动漫的生成,并保存每一轮的生成结果图 像。整体代码

时间: 2023-12-29 12:03:45 浏览: 69
很好,这是一个完整的DCGAN生成动漫图像的代码示例。代码基于PyTorch框架实现,同时使用了Google Colab的GPU进行训练加速。 首先,我们需要导入必要的库: ```python import torch import torch.nn as nn from torchvision import datasets, transforms from torchvision.utils import save_image import os ``` 然后,我们需要定义一些超参数和数据加载器: ```python # 超参数 latent_size = 100 hidden_size = 64 image_size = 64 num_epochs = 50 batch_size = 128 lr = 0.0002 beta1 = 0.5 ngpu = 1 # 数据集加载器 transform = transforms.Compose([ transforms.Resize(image_size), transforms.CenterCrop(image_size), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (0.5,)) ]) dataset = datasets.ImageFolder(root='./data', transform=transform) dataloader = torch.utils.data.DataLoader(dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True, num_workers=2) ``` 接下来,我们可以定义生成器和判别器模型: ```python # 生成器模型 class Generator(nn.Module): def __init__(self, ngpu): super(Generator, self).__init__() self.ngpu = ngpu self.main = nn.Sequential( # 输入的是一个100维的噪声向量,通过全连接层将其转化为512维向量 nn.Linear(latent_size, hidden_size * 8 * 4 * 4), nn.BatchNorm1d(hidden_size * 8 * 4 * 4), nn.ReLU(True), nn.ConvTranspose2d(hidden_size * 8, hidden_size * 4, 4, 2, 1, bias=False), nn.BatchNorm2d(hidden_size * 4), nn.ReLU(True), nn.ConvTranspose2d(hidden_size * 4, hidden_size * 2, 4, 2, 1, bias=False), nn.BatchNorm2d(hidden_size * 2), nn.ReLU(True), nn.ConvTranspose2d(hidden_size * 2, hidden_size, 4, 2, 1, bias=False), nn.BatchNorm2d(hidden_size), nn.ReLU(True), nn.ConvTranspose2d(hidden_size, 3, 4, 2, 1, bias=False), nn.Tanh() ) def forward(self, input): return self.main(input) # 判别器模型 class Discriminator(nn.Module): def __init__(self, ngpu): super(Discriminator, self).__init__() self.ngpu = ngpu self.main = nn.Sequential( nn.Conv2d(3, hidden_size, 4, 2, 1, bias=False), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(hidden_size, hidden_size * 2, 4, 2, 1, bias=False), nn.BatchNorm2d(hidden_size * 2), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(hidden_size * 2, hidden_size * 4, 4, 2, 1, bias=False), nn.BatchNorm2d(hidden_size * 4), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(hidden_size * 4, hidden_size * 8, 4, 2, 1, bias=False), nn.BatchNorm2d(hidden_size * 8), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(hidden_size * 8, 1, 4, 1, 0, bias=False), nn.Sigmoid() ) def forward(self, input): return self.main(input) ``` 在实现模型后,我们需要定义优化器和损失函数: ```python # 定义设备 device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") # 创建生成器和判别器 netG = Generator(ngpu).to(device) netD = Discriminator(ngpu).to(device) # 初始化权重 netG.apply(weights_init) netD.apply(weights_init) # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.BCELoss() optimizerD = torch.optim.Adam(netD.parameters(), lr=lr, betas=(beta1, 0.999)) optimizerG = torch.optim.Adam(netG.parameters(), lr=lr, betas=(beta1, 0.999)) # 固定噪声向量,用于每轮生成效果的可视化 fixed_noise = torch.randn(64, latent_size, 1, 1, device=device) ``` 接下来,我们可以定义训练过程: ```python # 训练 for epoch in range(num_epochs): for i, data in enumerate(dataloader, 0): # 更新判别器 netD.zero_grad() real_cpu = data[0].to(device) b_size = real_cpu.size(0) label = torch.full((b_size,), 1, device=device) output = netD(real_cpu).view(-1) errD_real = criterion(output, label) errD_real.backward() D_x = output.mean().item() noise = torch.randn(b_size, latent_size, 1, 1, device=device) fake = netG(noise) label.fill_(0) output = netD(fake.detach()).view(-1) errD_fake = criterion(output, label) errD_fake.backward() D_G_z1 = output.mean().item() errD = errD_real + errD_fake optimizerD.step() # 更新生成器 netG.zero_grad() label.fill_(1) output = netD(fake).view(-1) errG = criterion(output, label) errG.backward() D_G_z2 = output.mean().item() optimizerG.step() # 输出训练状态 if i % 50 == 0: print('[%d/%d][%d/%d]\tLoss_D: %.4f\tLoss_G: %.4f\tD(x): %.4f\tD(G(z)): %.4f / %.4f' % (epoch, num_epochs, i, len(dataloader), errD.item(), errG.item(), D_x, D_G_z1, D_G_z2)) # 保存生成器模型和可视化生成结果 if (epoch + 1) % 10 == 0: with torch.no_grad(): fake = netG(fixed_noise).detach().cpu() img_path = './images/epoch{}.png'.format(epoch+1) os.makedirs(os.path.dirname(img_path), exist_ok=True) save_image(fake, img_path, normalize=True) torch.save(netG.state_dict(), './generator.pth') ``` 最后,我们可以生成动漫图像: ```python # 从保存的生成器模型中加载参数 netG.load_state_dict(torch.load('./generator.pth')) # 使用训练好的生成器生成新的图像 with torch.no_grad(): noise = torch.randn(1, latent_size, 1, 1, device=device) fake = netG(noise).detach().cpu() save_image(fake, './fake_image.png', normalize=True) ``` 完整代码如下:
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