在tf的环境下 搭建resnet18_attention,训练cifa10,打印出运行结果 使用了数据增强和学习率衰减等技术,为了尽可能提高准确率。

时间: 2024-04-30 19:24:32 浏览: 95
好的,以下是搭建ResNet18_Attention并训练CIFAR-10的代码及解释: 首先,你需要导入必要的库和模块: ``` python import tensorflow as tf from tensorflow import keras from tensorflow.keras import layers, models, regularizers from tensorflow.keras.preprocessing.image import ImageDataGenerator ``` 接着,你需要定义ResNet18_Attention模型: ``` python def resnet18_attention(input_shape, num_classes): input = layers.Input(shape=input_shape) # conv1 x = layers.Conv2D(filters=64, kernel_size=(7,7), strides=(2,2), padding='same', kernel_regularizer=regularizers.l2(1e-4))(input) x = layers.BatchNormalization()(x) x = layers.Activation('relu')(x) x = layers.MaxPooling2D(pool_size=(3,3), strides=(2,2), padding='same')(x) # conv2_x x = resnet_block(x, filters=64, blocks=2, strides=(1,1)) x = attention_block(x) # conv3_x x = resnet_block(x, filters=128, blocks=2, strides=(2,2)) x = attention_block(x) # conv4_x x = resnet_block(x, filters=256, blocks=2, strides=(2,2)) x = attention_block(x) # conv5_x x = resnet_block(x, filters=512, blocks=2, strides=(2,2)) x = attention_block(x) x = layers.GlobalAveragePooling2D()(x) output = layers.Dense(num_classes, activation='softmax')(x) model = models.Model(inputs=input, outputs=output) return model ``` 这个ResNet18_Attention模型是由ResNet18和注意力机制所组成的,其中ResNet18由4个stage组成,每个stage中包含多个残差块,而注意力机制则是用来提取图像中不同区域的重要性,从而提高分类的准确性。 ResNet18中的残差块由两个卷积层和一个恒等映射组成,其中第一个卷积层的卷积核大小为3x3,第二个卷积层的卷积核大小也为3x3,但是它的卷积核数目是第一个卷积层的两倍。恒等映射用来保证x和F(x)的维度相同。每个stage的第一个残差块的第一个卷积层的步长为2,以便在输入和输出之间建立空间尺寸的降采样。 注意力机制由两个全连接层和一个Sigmoid激活函数组成,用来计算图像中每个区域的重要性,从而提高分类的准确性。 接着,你需要定义ResNet18_Attention的残差块: ``` python def resnet_block(input_tensor, filters, blocks, strides): x = input_tensor for i in range(blocks): strides = (strides, strides) if i == 0 else (1, 1) x = resnet_identity_block(x, filters=filters, strides=strides) return x def resnet_identity_block(input_tensor, filters, strides): x = layers.Conv2D(filters=filters, kernel_size=(3,3), strides=strides, padding='same', kernel_regularizer=regularizers.l2(1e-4))(input_tensor) x = layers.BatchNormalization()(x) x = layers.Activation('relu')(x) x = layers.Conv2D(filters=filters, kernel_size=(3,3), strides=(1,1), padding='same', kernel_regularizer=regularizers.l2(1e-4))(x) x = layers.BatchNormalization()(x) x = layers.add([x, input_tensor]) x = layers.Activation('relu')(x) return x ``` 这里定义的残差块是由两个卷积层和一个恒等映射组成的,其中第一个卷积层的卷积核大小为3x3,第二个卷积层的卷积核大小也为3x3,但是它的卷积核数目是第一个卷积层的两倍。恒等映射用来保证x和F(x)的维度相同。 接着,你需要定义ResNet18_Attention的注意力机制: ``` python def attention_block(input_tensor): x = layers.GlobalAveragePooling2D()(input_tensor) x = layers.Dense(units=int(x.shape[-1]), activation='relu')(x) x = layers.Dense(units=int(x.shape[-1]), activation='sigmoid')(x) x = tf.reshape(x, [-1, 1, 1, int(x.shape[-1])]) x = input_tensor * x return x ``` 这里定义的注意力机制由两个全连接层和一个Sigmoid激活函数组成,用来计算图像中每个区域的重要性,从而提高分类的准确性。 接下来,你需要对CIFAR-10数据集进行数据增强和准备: ``` python (train_images, train_labels), (test_images, test_labels) = keras.datasets.cifar10.load_data() train_images = train_images.astype('float32') / 255.0 test_images = test_images.astype('float32') / 255.0 train_labels = keras.utils.to_categorical(train_labels, 10) test_labels = keras.utils.to_categorical(test_labels, 10) data_generator = ImageDataGenerator(rotation_range=15, width_shift_range=0.1, height_shift_range=0.1, horizontal_flip=True, vertical_flip=False) data_generator.fit(train_images) ``` 这里使用了Keras中的CIFAR-10数据集,并对其进行了归一化处理。数据增强包括旋转、平移和翻转等,可以增加数据集的数量,提高模型的泛化能力。 接下来,你需要使用上述定义的ResNet18_Attention模型进行训练: ``` python model = resnet18_attention(input_shape=(32,32,3), num_classes=10) model.compile(optimizer='adam', loss='categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) lr_scheduler = keras.callbacks.ReduceLROnPlateau(monitor='val_loss', factor=0.1, patience=5, min_lr=1e-6) early_stopping = keras.callbacks.EarlyStopping(monitor='val_loss', patience=10, restore_best_weights=True) history = model.fit(data_generator.flow(train_images, train_labels, batch_size=128), epochs=100, validation_data=(test_images, test_labels), callbacks=[lr_scheduler, early_stopping]) ``` 这里使用了Adam优化器,交叉熵损失函数,以及准确率作为评价指标。LR调度器和Early Stopping可以帮助优化模型的训练,避免过拟合。 最后,你可以打印出模型的准确率: ``` python test_loss, test_acc = model.evaluate(test_images, test_labels) print('Test accuracy:', test_acc) ``` 这里使用测试集对模型进行评估,输出测试集上的准确率。 完整代码如下:
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