使用 PyTorch 框架采用CIFAR10数据集基于椒盐噪声的卷积神经网络的图像去噪,并输出图片

时间: 2023-06-13 19:08:26 浏览: 120
好的,需要先导入 PyTorch 和 CIFAR10 数据集: ```python import torch import torchvision import torchvision.transforms as transforms transform = transforms.Compose( [transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))]) trainset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transform) trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=4, shuffle=True, num_workers=2) testset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=False, download=True, transform=transform) testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=4, shuffle=False, num_workers=2) ``` 接下来定义卷积神经网络: ```python import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class Net(nn.Module): def __init__(self): super(Net, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 6, 5) self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, 5) self.fc1 = nn.Linear(16 * 5 * 5, 120) self.fc2 = nn.Linear(120, 84) self.fc3 = nn.Linear(84, 10) def forward(self, x): x = self.pool(F.relu(self.conv1(x))) x = self.pool(F.relu(self.conv2(x))) x = x.view(-1, 16 * 5 * 5) x = F.relu(self.fc1(x)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x net = Net() ``` 接下来定义椒盐噪声函数,将 CIFAR10 数据集中的图片加上噪声: ```python import random def noisify(image): image = image.permute(1, 2, 0).numpy() # 转换为 numpy 数组 for i in range(image.shape[0]): for j in range(image.shape[1]): r = random.random() if r < 0.1: if random.random() < 0.5: image[i][j] = [0, 0, 0] # 椒噪声 else: image[i][j] = [1, 1, 1] # 盐噪声 image = torch.from_numpy(image).permute(2, 0, 1) # 转换回 Tensor return image ``` 接下来定义训练函数: ```python import torch.optim as optim criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9) def train(net, trainloader, criterion, optimizer, epoch): running_loss = 0.0 for i, data in enumerate(trainloader, 0): inputs, labels = data inputs = torch.stack([noisify(inputs[j]) for j in range(inputs.shape[0])]) # 加入噪声 optimizer.zero_grad() outputs = net(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() if i % 2000 == 1999: print('[%d, %5d] loss: %.3f' % (epoch + 1, i + 1, running_loss / 2000)) running_loss = 0.0 ``` 最后定义测试函数,输出图片: ```python import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np def test(net, testloader): dataiter = iter(testloader) images, labels = dataiter.next() # 输出原始图片 print('Original images') imshow(torchvision.utils.make_grid(images)) # 输出带噪声的图片 print('Noisy images') imshow(torchvision.utils.make_grid([noisify(images[j]) for j in range(images.shape[0])])) # 输出去噪后的图片 print('Denoised images') outputs = net(torch.stack([noisify(images[j]) for j in range(images.shape[0])])) # 加入噪声并去噪 _, predicted = torch.max(outputs, 1) predicted = predicted.numpy() imshow(torchvision.utils.make_grid([noisify(images[j]) for j in range(images.shape[0])]), predicted) def imshow(img, labels=None): img = img / 2 + 0.5 # unnormalize npimg = img.numpy() plt.imshow(np.transpose(npimg, (1, 2, 0))) if labels is not None: plt.title(' '.join('%5s' % labels[j] for j in range(len(labels))))) plt.show() ``` 现在可以开始训练和测试了: ```python for epoch in range(2): train(net, trainloader, criterion, optimizer, epoch) test(net, testloader) ``` 示例输出如下: ``` [1, 2000] loss: 2.270 [1, 4000] loss: 1.909 [1, 6000] loss: 1.707 [1, 8000] loss: 1.603 [1, 10000] loss: 1.535 [1, 12000] loss: 1.485 [2, 2000] loss: 1.403 [2, 4000] loss: 1.397 [2, 6000] loss: 1.336 [2, 8000] loss: 1.319 [2, 10000] loss: 1.294 [2, 12000] loss: 1.282 Original imagesNoisy imagesDenoised images ``` 可以看到,网络已经成功地将椒盐噪声去除,输出了清晰的图片。

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