基于pytorch写一个gan的损失函数

时间: 2023-07-25 19:39:37 浏览: 163
下面是一个基于PyTorch实现的GAN损失函数的示例代码: ```python import torch.nn.functional as F def gan_loss_function(real_output, fake_output): # 计算生成器损失 gen_loss = F.binary_cross_entropy_with_logits(fake_output, torch.ones_like(fake_output)) # 计算判别器损失 real_loss = F.binary_cross_entropy_with_logits(real_output, torch.ones_like(real_output)) fake_loss = F.binary_cross_entropy_with_logits(fake_output, torch.zeros_like(fake_output)) disc_loss = real_loss + fake_loss return gen_loss, disc_loss ``` 其中,`real_output`是判别器对真实样本的输出,`fake_output`是判别器对生成样本的输出。`binary_cross_entropy_with_logits`函数是PyTorch中用于计算二元交叉熵损失的函数,可以方便地计算生成器损失和判别器损失。最终返回的是生成器损失和判别器损失。
相关问题

用pytorch写一个GAN代码

这里提供一个简单的GAN代码,使用PyTorch实现:```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision.datasets as dset import torchvision.transforms as transforms from torch.utils.data import DataLoader from torchvision.utils import save_image# 定义生成器 class Generator(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): super(Generator, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(input_size, hidden_size) self.fc2 = nn.Linear(hidden_size, hidden_size) self.fc3 = nn.Linear(hidden_size, output_size) self.relu = nn.ReLU() self.tanh = nn.Tanh() def forward(self, x): x = self.relu(self.fc1(x)) x = self.relu(self.fc2(x)) x = self.tanh(self.fc3(x)) return x# 定义判别器 class Discriminator(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): super(Discriminator, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(input_size, hidden_size) self.fc2 = nn.Linear(hidden_size, hidden_size) self.fc3 = nn.Linear(hidden_size, output_size) self.relu = nn.ReLU() self.sigmoid = nn.Sigmoid() def forward(self, x): x = self.relu(self.fc1(x)) x = self.relu(self.fc2(x)) x = self.sigmoid(self.fc3(x)) return x# 定义超参数 batch_size = 100 input_size = 100 hidden_size = 256 output_size = 784 num_epochs = 200# 加载MNIST数据集 transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=(.5,), std=(.5,)) ]) train_dataset = dset.MNIST(root='./data', train=True, transform=transform, download=True) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True)# 初始化生成器和判别器 G = Generator(input_size, hidden_size, output_size) D = Discriminator(output_size, hidden_size, 1)# 定义损失函数和优化器 criterion = nn.BCELoss() G_optimizer = optim.Adam(G.parameters(), lr=.0002) D_optimizer = optim.Adam(D.parameters(), lr=.0002)# 训练GAN模型 for epoch in range(num_epochs): for i, (images, _) in enumerate(train_loader): # 训练判别器 real_labels = torch.ones(batch_size, 1) fake_labels = torch.zeros(batch_size, 1) real_images = images.view(batch_size, -1) z = torch.randn(batch_size, input_size) fake_images = G(z) D_real_loss = criterion(D(real_images), real_labels) D_fake_loss = criterion(D(fake_images), fake_labels) D_loss = D_real_loss + D_fake_loss D_optimizer.zero_grad() D_loss.backward() D_optimizer.step() # 训练生成器 z = torch.randn(batch_size, input_size) fake_images = G(z) G_loss = criterion(D(fake_images), real_labels) G_optimizer.zero_grad() G_loss.backward() G_optimizer.step() # 打印损失值 if (i+1) % 100 == : print('Epoch [{}/{}], Step [{}/{}], D_loss: {:.4f}, G_loss: {:.4f}' .format(epoch+1, num_epochs, i+1, len(train_loader), D_loss.item(), G_loss.item())) # 保存生成的图像 if (epoch+1) % 10 == : fake_images = fake_images.view(batch_size, 1, 28, 28) save_image(fake_images, './samples/sample_{}.png'.format(epoch+1)) ```这个代码实现了一个简单的GAN模型,用于生成手写数字图像。其中,生成器和判别器都是简单的全连接神经网络,损失函数采用二元交叉熵,优化器采用Adam算法。在训练过程中,每隔一定的步数就会打印出当前的损失值,并保存生成的图像。

提供self attention GAN的pytorch代码,同时将损失函数替换成WGAN—GP中的损失函数

以下是使用PyTorch实现Self-Attention GAN(SAGAN)并替换成WGAN-GP损失函数的代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class SelfAttention(nn.Module): def __init__(self, in_dim): super(SelfAttention, self).__init__() self.query_conv = nn.Conv2d(in_channels=in_dim, out_channels=in_dim//8, kernel_size=1) self.key_conv = nn.Conv2d(in_channels=in_dim, out_channels=in_dim//8, kernel_size=1) self.value_conv = nn.Conv2d(in_channels=in_dim, out_channels=in_dim, kernel_size=1) self.gamma = nn.Parameter(torch.zeros(1)) self.softmax = nn.Softmax(dim=-1) def forward(self, x): batch_size, c, h, w = x.size() proj_query = self.query_conv(x).view(batch_size, -1, h*w).permute(0, 2, 1) proj_key = self.key_conv(x).view(batch_size, -1, h*w) energy = torch.bmm(proj_query, proj_key) attention = self.softmax(energy) proj_value = self.value_conv(x).view(batch_size, -1, h*w) out = torch.bmm(proj_value, attention.permute(0, 2, 1)) out = out.view(batch_size, c, h, w) out = self.gamma*out + x return out class Generator(nn.Module): def __init__(self, z_dim=100, image_size=64, conv_dim=64): super(Generator, self).__init__() self.image_size = image_size self.fc = nn.Linear(z_dim, conv_dim*8*(image_size//16)**2) self.conv1 = nn.Conv2d(conv_dim*8, conv_dim*4, 3, 1, 1) self.conv2 = nn.Conv2d(conv_dim*4, conv_dim*2, 3, 1, 1) self.self_attention = SelfAttention(conv_dim*2) self.conv3 = nn.Conv2d(conv_dim*2, conv_dim, 3, 1, 1) self.conv4 = nn.Conv2d(conv_dim, 3, 3, 1, 1) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(conv_dim*8) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(conv_dim*4) self.bn3 = nn.BatchNorm2d(conv_dim*2) self.bn4 = nn.BatchNorm2d(conv_dim) def forward(self, z): x = self.fc(z) x = x.view(-1, 512, self.image_size//16, self.image_size//16) x = F.relu(self.bn1(x)) x = F.interpolate(x, scale_factor=2) x = F.relu(self.bn2(self.conv1(x))) x = F.interpolate(x, scale_factor=2) x = F.relu(self.bn3(self.self_attention(self.conv2(x)))) x = F.interpolate(x, scale_factor=2) x = F.relu(self.bn4(self.conv3(x))) x = torch.tanh(self.conv4(x)) return x class Discriminator(nn.Module): def __init__(self, image_size=64, conv_dim=64): super(Discriminator, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, conv_dim, 4, 2, 1) self.conv2 = nn.Conv2d(conv_dim, conv_dim*2, 4, 2, 1) self.conv3 = nn.Conv2d(conv_dim*2, conv_dim*4, 4, 2, 1) self.self_attention = SelfAttention(conv_dim*4) self.conv4 = nn.Conv2d(conv_dim*4, conv_dim*8, 4, 2, 1) self.conv5 = nn.Conv2d(conv_dim*8, 1, 4, 1, 0) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(conv_dim) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(conv_dim*2) self.bn3 = nn.BatchNorm2d(conv_dim*4) self.bn4 = nn.BatchNorm2d(conv_dim*8) def forward(self, x): x = F.leaky_relu(self.conv1(x), 0.1) x = F.leaky_relu(self.bn2(self.conv2(x)), 0.1) x = F.leaky_relu(self.bn3(self.self_attention(self.conv3(x))), 0.1) x = F.leaky_relu(self.bn4(self.conv4(x)), 0.1) x = self.conv5(x) return x.view(-1, 1) # WGAN-GP loss def wgan_gp_loss(discriminator, real_images, fake_images, batch_size, device): # Calculate critic scores for real images real_scores = discriminator(real_images) # Sample random points in the latent space z = torch.randn(batch_size, 100, device=device) # Generate fake images fake_images = fake_images.detach() fake_images = Generator(z) # Calculate critic scores for fake images fake_scores = discriminator(fake_images) # Compute the gradient penalty alpha = torch.rand(batch_size, 1, 1, 1, device=device) interpolated_images = (alpha * real_images + (1 - alpha) * fake_images).requires_grad_(True) interpolated_scores = discriminator(interpolated_images) gradients = torch.autograd.grad(outputs=interpolated_scores, inputs=interpolated_images, grad_outputs=torch.ones_like(interpolated_scores), create_graph=True, retain_graph=True)[0] gradient_penalty = ((gradients.norm(2, dim=1) - 1) ** 2).mean() # Compute the Wasserstein distance wasserstein_distance = real_scores.mean() - fake_scores.mean() # Compute the loss for the discriminator d_loss = -wasserstein_distance + 10 * gradient_penalty # Compute the loss for the generator g_loss = -fake_scores.mean() return d_loss, g_loss ``` 在训练GAN的过程中,使用wgan_gp_loss函数来替代原来的GAN损失函数。例如: ```python # 初始化模型和优化器 generator = Generator().to(device) discriminator = Discriminator().to(device) g_optimizer = torch.optim.Adam(generator.parameters(), lr=0.0002, betas=(0.5, 0.999)) d_optimizer = torch.optim.Adam(discriminator.parameters(), lr=0.0002, betas=(0.5, 0.999)) # 训练GAN for epoch in range(num_epochs): for i, (real_images, _) in enumerate(dataloader): real_images = real_images.to(device) batch_size = real_images.size(0) # 训练判别器 discriminator.zero_grad() d_loss, _ = wgan_gp_loss(discriminator, real_images, generator, batch_size, device) d_loss.backward() d_optimizer.step() # 训练生成器 generator.zero_grad() _, g_loss = wgan_gp_loss(discriminator, real_images, generator, batch_size, device) g_loss.backward() g_optimizer.step() if i % 100 == 0: print("Epoch [{}/{}], Step [{}/{}], d_loss: {:.4f}, g_loss: {:.4f}".format( epoch+1, num_epochs, i+1, len(dataloader), d_loss.item(), g_loss.item())) # 保存模型和图片 with torch.no_grad(): fake_images = generator(fixed_z) save_image(fake_images, "SAGAN_WGAN_GP_{}.png".format(epoch+1), nrow=8, normalize=True) torch.save(generator.state_dict(), "SAGAN_WGAN_GP_Generator_{}.ckpt".format(epoch+1)) torch.save(discriminator.state_dict(), "SAGAN_WGAN_GP_Discriminator_{}.ckpt".format(epoch+1)) ```
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