python使用深度卷积神经网络,(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:准确率尽可能高;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。需要在训练集和测试集上画出 accuracy vs. epochs,在验证 集上画出 loss vs. epochs,总共 3 幅图。
时间: 2023-06-11 21:08:32 浏览: 151
好的,这是一个很好的深度学习任务。下面是一些步骤,帮助你完成这个任务:
1. 下载 CIFAR-10 数据集并解压缩。你可以使用 `wget` 命令来下载数据集,然后使用 `tar` 命令来解压缩。例如:
```bash
wget https://www.cs.toronto.edu/~kriz/cifar-10-python.tar.gz
tar zxvf cifar-10-python.tar.gz
```
2. 导入必要的库,例如 TensorFlow 或 PyTorch,以及其他常用的库,例如 NumPy 和 Matplotlib。
3. 加载数据集。你可以使用 `pickle` 库来加载 CIFAR-10 数据集。例如:
```python
import pickle
def load_batch(filename):
with open(filename, 'rb') as f:
data = pickle.load(f, encoding='bytes')
return data[b'data'], data[b'labels']
train_data = []
train_labels = []
for i in range(5):
filename = f'cifar-10-batches-py/data_batch_{i+1}'
data, labels = load_batch(filename)
train_data.append(data)
train_labels.append(labels)
train_data = np.concatenate(train_data, axis=0)
train_labels = np.concatenate(train_labels, axis=0)
test_data, test_labels = load_batch('cifar-10-batches-py/test_batch')
```
4. 划分训练集和验证集。你可以使用 `train_test_split` 函数来划分训练集和验证集。例如:
```python
from sklearn.model_selection import train_test_split
train_data, val_data, train_labels, val_labels = train_test_split(train_data, train_labels, test_size=0.2, random_state=42)
```
5. 对图像进行预处理。你可以使用常用的预处理方法,例如对图像进行归一化和零中心化。例如:
```python
train_data = train_data.astype('float32') / 255.0
val_data = val_data.astype('float32') / 255.0
test_data = test_data.astype('float32') / 255.0
train_data_mean = np.mean(train_data, axis=0)
train_data -= train_data_mean
val_data -= train_data_mean
test_data -= train_data_mean
```
6. 定义模型。你可以使用预训练模型 VGG、GoogLeNet、ResNet 或 DenseNet,也可以自己构建模型。例如:
```python
from tensorflow.keras.applications import VGG16
base_model = VGG16(weights='imagenet', include_top=False, input_shape=(32, 32, 3))
x = base_model.output
x = tf.keras.layers.GlobalAveragePooling2D()(x)
x = tf.keras.layers.Dense(256, activation='relu')(x)
predictions = tf.keras.layers.Dense(10, activation='softmax')(x)
model = tf.keras.models.Model(inputs=base_model.input, outputs=predictions)
```
7. 编译模型。你可以选择适当的损失函数、优化器和评估指标。例如:
```python
model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy'])
```
8. 训练模型。你可以使用 `fit` 函数来训练模型。例如:
```python
history = model.fit(train_data, train_labels, epochs=50, batch_size=128, validation_data=(val_data, val_labels))
```
9. 评估模型。你可以使用 `evaluate` 函数来评估模型在测试集上的表现。例如:
```python
test_loss, test_acc = model.evaluate(test_data, test_labels)
print(f'Test accuracy: {test_acc:.4f}')
```
10. 画出准确率 vs. epochs 和 loss vs. epochs 的图像。你可以使用 Matplotlib 来画出这些图像。例如:
```python
fig, ax = plt.subplots(1, 2, figsize=(12, 6))
ax[0].plot(history.history['accuracy'], label='Training')
ax[0].plot(history.history['val_accuracy'], label='Validation')
ax[0].set_xlabel('Epoch')
ax[0].set_ylabel('Accuracy')
ax[0].legend()
ax[1].plot(history.history['loss'], label='Training')
ax[1].plot(history.history['val_loss'], label='Validation')
ax[1].set_xlabel('Epoch')
ax[1].set_ylabel('Loss')
ax[1].legend()
plt.show()
```
希望这些步骤能够帮助你完成任务。
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