基于tensorflow的最大均值差异 水果图像分类 完整代码

时间: 2023-06-16 14:02:16 浏览: 149
以下是基于 TensorFlow 的最大均值差异(Max-Mean Discrepancy,MMD)进行水果图像分类的完整代码: ```python import tensorflow as tf import numpy as np import os import matplotlib.pyplot as plt from PIL import Image # 定义参数 batch_size = 32 learning_rate = 0.001 num_epochs = 50 num_classes = 3 # 加载数据集 def load_dataset(): train_dataset = tf.keras.preprocessing.image_dataset_from_directory( 'data/train', image_size=(224, 224), batch_size=batch_size, label_mode='categorical') val_dataset = tf.keras.preprocessing.image_dataset_from_directory( 'data/val', image_size=(224, 224), batch_size=batch_size, label_mode='categorical') return train_dataset, val_dataset # 定义 MMD 损失函数 def compute_mmd(x, y, sigma=5.0): x_kernel = tf.exp(-tf.square(tf.norm(x[:, tf.newaxis, :] - x[tf.newaxis, :, :], axis=2)) / (2 * sigma ** 2)) y_kernel = tf.exp(-tf.square(tf.norm(y[:, tf.newaxis, :] - y[tf.newaxis, :, :], axis=2)) / (2 * sigma ** 2)) xy_kernel = tf.exp(-tf.square(tf.norm(x[:, tf.newaxis, :] - y[tf.newaxis, :, :], axis=2)) / (2 * sigma ** 2)) mmd = tf.reduce_mean(x_kernel) + tf.reduce_mean(y_kernel) - 2 * tf.reduce_mean(xy_kernel) return mmd # 定义模型 def create_model(): base_model = tf.keras.applications.ResNet50( input_shape=(224, 224, 3), include_top=False, weights='imagenet') for layer in base_model.layers: layer.trainable = False inputs = tf.keras.Input(shape=(224, 224, 3)) x = tf.keras.applications.resnet50.preprocess_input(inputs) x = base_model(x, training=False) x = tf.keras.layers.GlobalAveragePooling2D()(x) outputs = tf.keras.layers.Dense(num_classes, activation='softmax')(x) model = tf.keras.Model(inputs, outputs) return model # 定义训练函数 def train(train_dataset, val_dataset): model = create_model() optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=learning_rate) train_loss = tf.keras.metrics.Mean(name='train_loss') train_acc = tf.keras.metrics.CategoricalAccuracy(name='train_accuracy') val_loss = tf.keras.metrics.Mean(name='val_loss') val_acc = tf.keras.metrics.CategoricalAccuracy(name='val_accuracy') # 定义 MMD 损失函数 def mmd_loss(y_true, y_pred): features = model.layers[-2].output features_train = features[:batch_size] features_val = features[batch_size:] mmd = compute_mmd(features_train, features_val) return y_pred + mmd model.compile(optimizer=optimizer, loss=mmd_loss, metrics=[train_acc, val_acc]) # 训练模型 history = model.fit(train_dataset, epochs=num_epochs, validation_data=val_dataset) return history # 加载数据集 train_dataset, val_dataset = load_dataset() # 训练模型 history = train(train_dataset, val_dataset) # 绘制训练过程中的准确率和损失 def plot_history(history): acc = history.history['train_accuracy'] val_acc = history.history['val_accuracy'] loss = history.history['train_loss'] val_loss = history.history['val_loss'] epochs_range = range(num_epochs) plt.figure(figsize=(16, 8)) plt.subplot(1, 2, 1) plt.plot(epochs_range, acc, label='Training Accuracy') plt.plot(epochs_range, val_acc, label='Validation Accuracy') plt.legend(loc='lower right') plt.title('Training and Validation Accuracy') plt.subplot(1, 2, 2) plt.plot(epochs_range, loss, label='Training Loss') plt.plot(epochs_range, val_loss, label='Validation Loss') plt.legend(loc='upper right') plt.title('Training and Validation Loss') plt.show() plot_history(history) # 测试模型 def test_model(model): test_dir = 'data/test' fruit_names = sorted(os.listdir(test_dir)) fruit_dict = {} for i, fruit_name in enumerate(fruit_names): fruit_dict[i] = fruit_name correct = 0 total = 0 for fruit_id in range(len(fruit_names)): fruit_name = fruit_dict[fruit_id] fruit_dir = os.path.join(test_dir, fruit_name) for filename in os.listdir(fruit_dir): img = Image.open(os.path.join(fruit_dir, filename)) img = img.resize((224, 224)) img = np.array(img) / 255.0 img = img[np.newaxis, ...] pred = model.predict(img) pred_id = np.argmax(pred) if pred_id == fruit_id: correct += 1 total += 1 accuracy = correct / total print('Test Accuracy:', accuracy) test_model(model) ``` 该代码中,我们首先加载数据集,然后定义了 MMD 损失函数和模型。在训练函数中,我们编译模型并使用 MMD 损失函数进行训练。最后,我们绘制了训练过程中的准确率和损失,并测试了模型在测试集上的准确率。
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