利用cyclegan实现人脸老化代码

时间: 2023-06-19 07:06:01 浏览: 98
以下是使用CycleGAN实现人脸老化的Python代码,需要使用PyTorch和OpenCV库: 首先,需要安装相关的库: ``` pip install torch torchvision opencv-python ``` 然后,我们可以定义一些参数,如图像大小、批量大小、学习率、迭代次数等。 ``` python import argparse parser = argparse.ArgumentParser() parser.add_argument('--dataroot', type=str, default='./data', help='path to dataset') parser.add_argument('--batch_size', type=int, default=1, help='input batch size') parser.add_argument('--image_size', type=int, default=256, help='scale images to this size') parser.add_argument('--epoch', type=int, default=200, help='number of epochs to train for') parser.add_argument('--lr', type=float, default=0.0002, help='learning rate') parser.add_argument('--beta1', type=float, default=0.5, help='beta1 for adam optimizer') parser.add_argument('--ngpu', type=int, default=1, help='number of GPUs to use') opt = parser.parse_args() print(opt) ``` 接下来,我们可以定义模型。在这里,我们使用两个生成器(G_AB和G_BA)和两个判别器(D_A和D_B)来实现CycleGAN。 ``` python import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class Generator(nn.Module): def __init__(self): super(Generator, self).__init__() self.encoder = nn.Sequential( nn.Conv2d(3, 64, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(64, 128, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(128, 256, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(256, 512, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True) ) self.decoder = nn.Sequential( nn.ConvTranspose2d(512, 512, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True), nn.ConvTranspose2d(512, 512, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True), nn.ConvTranspose2d(512, 512, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True), nn.ConvTranspose2d(512, 512, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True), nn.ConvTranspose2d(512, 256, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(inplace=True), nn.ConvTranspose2d(256, 128, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(inplace=True), nn.ConvTranspose2d(128, 64, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True), nn.ConvTranspose2d(64, 3, 4, stride=2, padding=1), nn.Tanh() ) def forward(self, x): x = self.encoder(x) x = self.decoder(x) return x class Discriminator(nn.Module): def __init__(self): super(Discriminator, self).__init__() self.conv = nn.Sequential( nn.Conv2d(3, 64, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(64, 128, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(128, 256, 4, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(256, 512, 4, stride=1, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.LeakyReLU(0.2, inplace=True), nn.Conv2d(512, 1, 4, stride=1, padding=1), nn.Sigmoid() ) def forward(self, x): x = self.conv(x) return x ``` 接下来,我们可以定义损失函数和优化器。 ``` python import torch.optim as optim criterion_GAN = nn.MSELoss() criterion_cycle = nn.L1Loss() criterion_identity = nn.L1Loss() G_AB = Generator() G_BA = Generator() D_A = Discriminator() D_B = Discriminator() if opt.ngpu > 0: G_AB.cuda() G_BA.cuda() D_A.cuda() D_B.cuda() criterion_GAN.cuda() criterion_cycle.cuda() criterion_identity.cuda() optimizer_G = optim.Adam( itertools.chain(G_AB.parameters(), G_BA.parameters()), lr=opt.lr, betas=(opt.beta1, 0.999) ) optimizer_D_A = optim.Adam(D_A.parameters(), lr=opt.lr, betas=(opt.beta1, 0.999)) optimizer_D_B = optim.Adam(D_B.parameters(), lr=opt.lr, betas=(opt.beta1, 0.999)) ``` 现在,我们可以加载数据集并进行训练。 ``` python import itertools import os.path import random from torch.utils.data import DataLoader from torchvision import datasets from torchvision.transforms import transforms from PIL import Image class ImageDataset(torch.utils.data.Dataset): def __init__(self, root, transform=None, mode='train'): self.transform = transform self.files_A = sorted(glob.glob(os.path.join(root, '%sA' % mode) + '/*.*')) self.files_B = sorted(glob.glob(os.path.join(root, '%sB' % mode) + '/*.*')) def __getitem__(self, index): item_A = self.transform(Image.open(self.files_A[index % len(self.files_A)])) item_B = self.transform(Image.open(self.files_B[random.randint(0, len(self.files_B) - 1)])) return {'A': item_A, 'B': item_B} def __len__(self): return max(len(self.files_A), len(self.files_B)) # Configure data loader transforms_ = [ transforms.Resize(int(opt.image_size * 1.12), Image.BICUBIC), transforms.RandomCrop(opt.image_size), transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,0.5,0.5), (0.5,0.5,0.5)) ] dataloader = DataLoader( ImageDataset(opt.dataroot, transforms_=transforms_), batch_size=opt.batch_size, shuffle=True, num_workers=opt.num_workers ) for epoch in range(opt.epoch): for i, batch in enumerate(dataloader): real_A = batch['A'].cuda() real_B = batch['B'].cuda() # 训练生成器 G optimizer_G.zero_grad() # Identity loss same_B = G_AB(real_B) loss_identity_B = criterion_identity(same_B, real_B) * 5.0 same_A = G_BA(real_A) loss_identity_A = criterion_identity(same_A, real_A) * 5.0 # GAN loss fake_B = G_AB(real_A) pred_fake = D_B(fake_B) loss_GAN_AB = criterion_GAN(pred_fake, torch.ones_like(pred_fake)) fake_A = G_BA(real_B) pred_fake = D_A(fake_A) loss_GAN_BA = criterion_GAN(pred_fake, torch.ones_like(pred_fake)) # Cycle loss recovered_A = G_BA(fake_B) loss_cycle_ABA = criterion_cycle(recovered_A, real_A) * 10.0 recovered_B = G_AB(fake_A) loss_cycle_BAB = criterion_cycle(recovered_B, real_B) * 10.0 # Total loss loss_G = loss_identity_A + loss_identity_B + loss_GAN_AB + loss_GAN_BA + loss_cycle_ABA + loss_cycle_BAB loss_G.backward() optimizer_G.step() # 训练判别器 D_A optimizer_D_A.zero_grad() pred_real = D_A(real_A) loss_D_real = criterion_GAN(pred_real, torch.ones_like(pred_real)) pred_fake = D_A(fake_A.detach()) loss_D_fake = criterion_GAN(pred_fake, torch.zeros_like(pred_fake)) loss_D_A = (loss_D_real + loss_D_fake) * 0.5 loss_D_A.backward() optimizer_D_A.step() # 训练判别器 D_B optimizer_D_B.zero_grad() pred_real = D_B(real_B) loss_D_real = criterion_GAN(pred_real, torch.ones_like(pred_real)) pred_fake = D_B(fake_B.detach()) loss_D_fake = criterion_GAN(pred_fake, torch.zeros_like(pred_fake)) loss_D_B = (loss_D_real + loss_D_fake) * 0.5 loss_D_B.backward() optimizer_D_B.step() if i % 100 == 0: print('[%d/%d][%d/%d] Loss_G: %.4f Loss_D_A: %.4f Loss_D_B: %.4f' % (epoch, opt.epoch, i, len(dataloader), loss_G.item(), loss_D_A.item(), loss_D_B.item())) ``` 训练完成后,我们可以使用以下代码将图片传递给生成器: ``` python with torch.no_grad(): fake_B = G_AB(real_A) ``` 然后,将生成的图片保存到文件中: ``` python save_image(fake_B, 'output.png') ```

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