写一个基于卷积神经网络识别人脸表情的代码,给出损失图,准确率图和混淆矩阵

时间: 2024-04-30 10:22:17 浏览: 15
好的,我可以为您提供一个基于卷积神经网络(CNN)识别人脸表情的代码,并给出损失图、准确率图和混淆矩阵。以下是代码示例: 首先,我们需要导入必要的库: ```python import numpy as np import pandas as pd import seaborn as sns import matplotlib.pyplot as plt %matplotlib inline import tensorflow as tf from tensorflow.keras.models import Sequential from tensorflow.keras.layers import Dense, Dropout, Flatten, Conv2D, MaxPool2D, BatchNormalization from tensorflow.keras.utils import to_categorical from tensorflow.keras.optimizers import Adam from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import confusion_matrix ``` 接着,我们需要加载数据集: ```python df = pd.read_csv('fer2013.csv') #将像素字符串转换为像素数组 df['pixels'] = df['pixels'].apply(lambda x: np.array(x.split(), dtype='float32')) #将数据集分为训练集、验证集和测试集 train = df[df['Usage'] == 'Training'] val = df[df['Usage'] == 'PublicTest'] test = df[df['Usage'] == 'PrivateTest'] #将像素数组进行归一化处理 train_pixels = np.array(train['pixels'].tolist(), dtype='float32') / 255.0 val_pixels = np.array(val['pixels'].tolist(), dtype='float32') / 255.0 test_pixels = np.array(test['pixels'].tolist(), dtype='float32') / 255.0 #将标签转换为one-hot编码 train_labels = to_categorical(train['emotion'], num_classes=7) val_labels = to_categorical(val['emotion'], num_classes=7) test_labels = to_categorical(test['emotion'], num_classes=7) #将像素数组转换为图像格式 train_X = train_pixels.reshape(-1, 48, 48, 1) val_X = val_pixels.reshape(-1, 48, 48, 1) test_X = test_pixels.reshape(-1, 48, 48, 1) ``` 我们可以使用Seaborn库绘制各类别的训练图像: ```python sns.set(style='white', context='notebook', palette='deep') plt.figure(figsize=(8,6)) for i in range(9): plt.subplot(3,3,i+1) plt.imshow(train_X[i][:,:,0], cmap='gray') plt.axis('off') plt.title("Label: {}".format(np.argmax(train_labels[i]))) ``` 然后,我们可以使用Keras库搭建卷积神经网络: ```python model = Sequential() model.add(Conv2D(filters=32, kernel_size=(3,3), padding='same', activation='relu', input_shape=(48,48,1))) model.add(Conv2D(filters=64, kernel_size=(3,3), padding='same', activation='relu')) model.add(MaxPool2D(pool_size=(2,2))) model.add(BatchNormalization()) model.add(Dropout(0.25)) model.add(Conv2D(filters=128, kernel_size=(5,5), padding='same', activation='relu')) model.add(MaxPool2D(pool_size=(2,2))) model.add(BatchNormalization()) model.add(Dropout(0.25)) model.add(Conv2D(filters=512, kernel_size=(3,3), padding='same', activation='relu')) model.add(MaxPool2D(pool_size=(2,2))) model.add(BatchNormalization()) model.add(Dropout(0.25)) model.add(Flatten()) model.add(Dense(256, activation='relu')) model.add(BatchNormalization()) model.add(Dropout(0.5)) model.add(Dense(7, activation='softmax')) model.summary() ``` 接着,我们可以使用Adam优化器和交叉熵损失函数来编译模型: ```python model.compile(optimizer=Adam(lr=0.001), loss='categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) ``` 训练模型并绘制损失图和准确率图: ```python history = model.fit(train_X, train_labels, batch_size=64, epochs=50, validation_data=(val_X, val_labels)) plt.figure(figsize=(12,4)) plt.subplot(1,2,1) plt.plot(history.history['loss'], 'r--') plt.plot(history.history['val_loss'], 'b-') plt.title('Training and Validation Loss') plt.xlabel('Epoch') plt.legend(['Train Loss', 'Val Loss']) plt.subplot(1,2,2) plt.plot(history.history['accuracy'], 'r--') plt.plot(history.history['val_accuracy'], 'b-') plt.title('Training and Validation Accuracy') plt.xlabel('Epoch') plt.legend(['Train Acc', 'Val Acc']) ``` 最后,我们可以使用测试集评估模型,并绘制混淆矩阵: ```python predictions = model.predict(test_X) test_labels = np.argmax(test_labels, axis=1) cm = confusion_matrix(test_labels, np.argmax(predictions, axis=1)) plt.figure(figsize=(7,7)) sns.heatmap(cm, annot=True, cmap='Blues', fmt='d', cbar=False, annot_kws={"fontsize":16}) plt.title('Confusion Matrix') plt.xlabel('Predicted Labels') plt.ylabel('True Labels') ``` 注:本代码示例中使用了FER2013数据集,包含7个人脸表情类别。如果您使用的数据集不同,请根据需要进行相应的修改。 希望这个代码示例能够帮助您。

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