用Pytorch+LeNet生成图像分类算法”

本教程将介绍如何使用PyTorch实现LeNet图像分类算法。LeNet是一个经典的卷积神经网络，最初用于手写数字识别。它是深度学习领域的重要里程碑之一，为后来的卷积神经网络打下了基础。

在本教程中，我们将使用PyTorch实现LeNet来对Fashion-MNIST数据集进行图像分类。Fashion-MNIST是一个包含10个类别的衣服图像数据集，每个类别有6000个训练样本和1000个测试样本。我们将使用LeNet对每个图像进行分类。

首先，我们需要导入所需的库。

import torch
import torch.nn as nn
import torchvision
import torchvision.transforms as transforms

接下来，我们将定义一些超参数，如批量大小、学习率和训练周期数。

# Hyper-parameters
batch_size = 100
learning_rate = 0.001
num_epochs = 10

然后，我们需要加载Fashion-MNIST数据集。我们将对数据进行归一化和数据增强，以提高模型的性能。

# Fashion-MNIST dataset
train_dataset = torchvision.datasets.FashionMNIST(root='./data',
                                                  train=True, 
                                                  transform=transforms.Compose([
                                                      transforms.RandomHorizontalFlip(),
                                                      transforms.RandomCrop(28, padding=4),
                                                      transforms.ToTensor(),
                                                      transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))
                                                  ]),
                                                  download=True)

test_dataset = torchvision.datasets.FashionMNIST(root='./data',
                                                 train=False, 
                                                 transform=transforms.Compose([
                                                     transforms.ToTensor(),
                                                     transforms.Normalize((0.5,), (0.5,))
                                                 ]))

# Data loader
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(dataset=train_dataset,
                                           batch_size=batch_size, 
                                           shuffle=True)

test_loader = torch.utils.data.DataLoader(dataset=test_dataset,
                                          batch_size=batch_size, 
                                          shuffle=False)

接下来，我们将定义LeNet模型。LeNet包含两个卷积层和三个全连接层。我们将使用ReLU作为激活函数，并在每个卷积层之间添加最大池化层。

# LeNet-5
class LeNet(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(LeNet, self).__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(1, 6, kernel_size=5, stride=1, padding=2)
        self.pool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2)
        self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, kernel_size=5, stride=1)
        self.pool2 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2)
        self.fc1 = nn.Linear(16*5*5, 120)
        self.fc2 = nn.Linear(120, 84)
        self.fc3 = nn.Linear(84, 10)
        self.relu = nn.ReLU()

    def forward(self, x):
        out = self.conv1(x)
        out = self.relu(out)
        out = self.pool1(out)
        out = self.conv2(out)
        out = self.relu(out)
        out = self.pool2(out)
        out = out.view(out.size(0), -1)
        out = self.fc1(out)
        out = self.relu(out)
        out = self.fc2(out)
        out = self.relu(out)
        out = self.fc3(out)
        return out

model = LeNet()

接下来，我们将定义损失函数和优化器。

# Loss and optimizer
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)

最后，我们将训练和测试模型。

# Train the model
total_step = len(train_loader)
for epoch in range(num_epochs):
    for i, (images, labels) in enumerate(train_loader):
        # Forward pass
        outputs = model(images)
        loss = criterion(outputs, labels)

        # Backward and optimize
        optimizer.zero_grad()
        loss.backward()
        optimizer.step()

        if (i+1) % 100 == 0:
            print ('Epoch [{}/{}], Step [{}/{}], Loss: {:.4f}' 
                   .format(epoch+1, num_epochs, i+1, total_step, loss.item()))

# Test the model
with torch.no_grad():
    correct = 0
    total = 0
    for images, labels in test_loader:
        outputs = model(images)
        _, predicted = torch.max(outputs.data, 1)
        total += labels.size(0)
        correct += (predicted == labels).sum().item()

    print('Accuracy of the model on the test images: {} %'.format(100 * correct / total))

这就是如何使用PyTorch实现LeNet图像分类算法。在本教程中，我们使用LeNet对Fashion-MNIST数据集进行了分类。您可以使用相同的方法来实现其他图像分类任务。