视频编码中,用强化学习基于SATD来预测qp值的代码

时间: 2024-03-15 21:47:32 浏览: 242
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一种基于SATD的帧内预测算法

强化学习基于SATD来预测qp值的代码需要结合具体的算法和框架来实现,这里给出一个基于Deep Q-Learning算法的伪代码示例: ```python import numpy as np import tensorflow as tf # 定义神经网络模型 class QNetwork(tf.keras.Model): def __init__(self, state_dim, action_dim): super(QNetwork, self).__init__() self.fc1 = tf.keras.layers.Dense(64, activation='relu') self.fc2 = tf.keras.layers.Dense(32, activation='relu') self.fc3 = tf.keras.layers.Dense(action_dim, activation=None) def call(self, state): x = self.fc1(state) x = self.fc2(x) q_values = self.fc3(x) return q_values # 定义DQN算法 class DQNAgent: def __init__(self, state_dim, action_dim, lr=0.001, gamma=0.99, epsilon=1.0, epsilon_min=0.01, epsilon_decay=0.995): self.state_dim = state_dim self.action_dim = action_dim self.lr = lr self.gamma = gamma self.epsilon = epsilon self.epsilon_min = epsilon_min self.epsilon_decay = epsilon_decay self.q_network = QNetwork(state_dim, action_dim) self.target_network = QNetwork(state_dim, action_dim) self.optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(lr=self.lr) self.loss_fn = tf.keras.losses.MeanSquaredError() # 选择动作 def act(self, state): # epsilon-greedy策略 if np.random.rand() <= self.epsilon: return np.random.randint(self.action_dim) else: q_values = self.q_network(state) return np.argmax(q_values[0]) # 训练网络 def train(self, replay_buffer, batch_size=32): # 从经验回放池中随机采样一批数据 state_batch, action_batch, reward_batch, next_state_batch, done_batch = replay_buffer.sample(batch_size) # 计算目标Q值 next_q_values = self.target_network(next_state_batch) max_next_q_values = tf.reduce_max(next_q_values, axis=-1, keepdims=True) target_q_values = reward_batch + (1 - done_batch) * self.gamma * max_next_q_values # 计算当前Q值 with tf.GradientTape() as tape: q_values = self.q_network(state_batch) one_hot_actions = tf.one_hot(action_batch, depth=self.action_dim) current_q_values = tf.reduce_sum(tf.multiply(q_values, one_hot_actions), axis=-1) # 计算损失 loss = self.loss_fn(target_q_values, current_q_values) # 计算梯度并更新网络参数 grads = tape.gradient(loss, self.q_network.trainable_variables) self.optimizer.apply_gradients(zip(grads, self.q_network.trainable_variables)) # 更新探索率 self.epsilon = max(self.epsilon * self.epsilon_decay, self.epsilon_min) # 更新目标网络参数 def update_target_network(self): self.target_network.set_weights(self.q_network.get_weights()) # 定义经验回放池 class ReplayBuffer: def __init__(self, buffer_size): self.buffer_size = buffer_size self.buffer = [] # 添加一条经验数据 def add(self, state, action, reward, next_state, done): experience = (state, action, reward, next_state, done) if len(self.buffer) >= self.buffer_size: self.buffer.pop(0) self.buffer.append(experience) # 从经验回放池中随机采样一批数据 def sample(self, batch_size): indices = np.random.randint(0, len(self.buffer), batch_size) state_batch, action_batch, reward_batch, next_state_batch, done_batch = [], [], [], [], [] for i in indices: state, action, reward, next_state, done = self.buffer[i] state_batch.append(state) action_batch.append(action) reward_batch.append(reward) next_state_batch.append(next_state) done_batch.append(done) return np.array(state_batch), np.array(action_batch), np.array(reward_batch), np.array(next_state_batch), np.array(done_batch) # 定义主函数 def main(): # 定义参数 state_dim = 2 action_dim = 1 buffer_size = 10000 batch_size = 32 lr = 0.001 gamma = 0.99 epsilon = 1.0 epsilon_min = 0.01 epsilon_decay = 0.995 max_episodes = 1000 max_steps = 100 update_interval = 10 update_target_interval = 100 # 创建DQN智能体和经验回放池 agent = DQNAgent(state_dim, action_dim, lr, gamma, epsilon, epsilon_min, epsilon_decay) replay_buffer = ReplayBuffer(buffer_size) # 训练智能体 for episode in range(max_episodes): state = np.random.rand(1, state_dim) for step in range(max_steps): # 选择动作并执行 action = agent.act(state) next_state = np.random.rand(1, state_dim) reward = -1 * abs(next_state[0][0] - next_state[0][1]) done = (step == max_steps - 1) # 添加经验数据到经验回放池 replay_buffer.add(state, action, reward, next_state, done) # 训练智能体 if len(replay_buffer.buffer) >= batch_size: agent.train(replay_buffer, batch_size) # 更新状态 state = next_state # 更新目标网络参数 if step % update_target_interval == 0: agent.update_target_network() # 打印信息 if step % update_interval == 0: print("Episode: {}, Step: {}, Epsilon: {:.4f}, Reward: {:.4f}".format(episode, step, agent.epsilon, reward)) if __name__ == "__main__": main() ``` 在这个伪代码示例中,我们使用了一个简单的2维状态空间和1维动作空间,用于模拟视频编码中的SATD和QP值。具体来说,我们在每个状态中随机生成两个数作为SATD和QP值,并根据它们的差值来计算奖励。在训练过程中,我们使用了一个基于经验回放池的DQN算法来学习最优的QP值预测策略。在每个训练步骤中,我们随机选择一个动作并执行,然后将经验数据添加到经验回放池中。当经验回放池中的数据达到一定数量时,我们从中随机采样一批数据进行训练,并使用梯度下降算法来更新网络参数。同时,我们还定期更新目标网络参数,以提高算法的稳定性。在训练过程中,我们还使用了一个探索策略来平衡探索和利用,从而避免陷入局部最优解。
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