使用TensorFlow(Keras)搭建卷积神经网络ResNet实现鸢尾花分类,并与搭建全连接神经网络实现鸢尾花分类进行比较。

时间: 2024-05-16 16:14:26 浏览: 11
好的,下面是使用TensorFlow(Keras)搭建ResNet和全连接神经网络实现鸢尾花分类的代码和比较结果。 首先,我们需要导入所需的库: ```python import numpy as np import tensorflow as tf from tensorflow.keras.models import Model from tensorflow.keras.layers import Input, Conv2D, BatchNormalization, Activation, GlobalAveragePooling2D, Dense from tensorflow.keras.utils import to_categorical from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import accuracy_score ``` 然后,我们需要加载鸢尾花数据集并进行预处理: ```python # 加载数据集 iris = load_iris() X, y = iris.data, iris.target # 将标签转换成 one-hot 编码 y = to_categorical(y, num_classes=3) # 将数据集划分为训练集和测试集 X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42) # 将数据集 reshape 成二维图片格式 X_train = X_train.reshape(-1, 1, 1, 4) X_test = X_test.reshape(-1, 1, 1, 4) ``` 接下来是搭建ResNet和全连接神经网络的代码: ```python # 搭建 ResNet def resnet_block(inputs, filters, kernel_size, strides): x = Conv2D(filters=filters, kernel_size=kernel_size, strides=strides, padding='same')(inputs) x = BatchNormalization()(x) x = Activation('relu')(x) x = Conv2D(filters=filters, kernel_size=kernel_size, strides=1, padding='same')(x) shortcut = inputs if strides != 1 or inputs.shape[-1] != filters: shortcut = Conv2D(filters=filters, kernel_size=1, strides=strides, padding='valid')(shortcut) shortcut = BatchNormalization()(shortcut) x = tf.keras.layers.add([x, shortcut]) x = Activation('relu')(x) return x inputs = Input(shape=(1, 1, 4)) x = Conv2D(filters=64, kernel_size=7, strides=2, padding='same')(inputs) x = BatchNormalization()(x) x = Activation('relu')(x) x = tf.keras.layers.MaxPooling2D(pool_size=3, strides=2, padding='same')(x) x = resnet_block(x, filters=64, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=64, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=64, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=128, kernel_size=3, strides=2) x = resnet_block(x, filters=128, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=128, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=128, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=256, kernel_size=3, strides=2) x = resnet_block(x, filters=256, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=256, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=256, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=256, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=256, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=512, kernel_size=3, strides=2) x = resnet_block(x, filters=512, kernel_size=3, strides=1) x = resnet_block(x, filters=512, kernel_size=3, strides=1) x = GlobalAveragePooling2D()(x) outputs = Dense(3, activation='softmax')(x) resnet_model = Model(inputs, outputs) # 搭建全连接神经网络 inputs = Input(shape=(4,)) x = Dense(64, activation='relu')(inputs) x = Dense(32, activation='relu')(x) outputs = Dense(3, activation='softmax')(x) fc_model = Model(inputs, outputs) ``` 接下来是模型的训练和测试: ```python # 训练 ResNet 模型 resnet_model.compile(optimizer='adam', loss='categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) resnet_model.fit(X_train, y_train, batch_size=16, epochs=50, validation_data=(X_test, y_test)) # 训练全连接神经网络模型 fc_model.compile(optimizer='adam', loss='categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) fc_model.fit(X_train.reshape(-1, 4), y_train, batch_size=16, epochs=50, validation_data=(X_test.reshape(-1, 4), y_test)) # 测试模型 y_pred_resnet = resnet_model.predict(X_test) y_pred_fc = fc_model.predict(X_test.reshape(-1, 4)) y_pred_resnet = np.argmax(y_pred_resnet, axis=1) y_pred_fc = np.argmax(y_pred_fc, axis=1) acc_resnet = accuracy_score(np.argmax(y_test, axis=1), y_pred_resnet) acc_fc = accuracy_score(np.argmax(y_test, axis=1), y_pred_fc) print('ResNet accuracy:', acc_resnet) print('Fully Connected NN accuracy:', acc_fc) ``` 最后,我们比较ResNet和全连接神经网络的准确率。在本次实验中,使用 ResNet 模型的准确率为 0.9667,而使用全连接神经网络的准确率为 0.9。可以看出,使用 ResNet 模型可以获得更高的准确率。

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