python 变分自编码器降维

时间: 2023-11-01 16:56:56 浏览: 39
变分自编码器(Variational Autoencoder,VAE)是一种无监督学习的模型,可以用于数据压缩和降维。相比于其他自编码器,VAE 可以生成新的样本,并且可以控制生成样本的特征。 下面是使用 VAE 进行降维的 Python 代码示例: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers # 定义编码器 encoder_inputs = tf.keras.Input(shape=(28, 28, 1)) x = layers.Conv2D(32, 3, activation="relu", strides=2, padding="same")(encoder_inputs) x = layers.Conv2D(64, 3, activation="relu", strides=2, padding="same")(x) x = layers.Flatten()(x) x = layers.Dense(16, activation="relu")(x) z_mean = layers.Dense(2, name="z_mean")(x) z_log_var = layers.Dense(2, name="z_log_var")(x) # 定义采样函数 def sampling(args): z_mean, z_log_var = args epsilon = tf.keras.backend.random_normal(shape=tf.shape(z_mean)) return z_mean + tf.exp(0.5 * z_log_var) * epsilon # 定义解码器 latent_inputs = tf.keras.Input(shape=(2,)) x = layers.Dense(7*7*64, activation="relu")(latent_inputs) x = layers.Reshape((7, 7, 64))(x) x = layers.Conv2DTranspose(64, 3, activation="relu", strides=2, padding="same")(x) x = layers.Conv2DTranspose(32, 3, activation="relu", strides=2, padding="same")(x) decoder_outputs = layers.Conv2DTranspose(1, 3, activation="sigmoid", padding="same")(x) # 定义 VAE 模型 vae = tf.keras.Model(encoder_inputs, decoder_outputs) # 定义重构损失 reconstruction_loss = tf.keras.losses.binary_crossentropy(encoder_inputs, decoder_outputs) # 定义 KL 散度损失 kl_loss = -0.5 * tf.reduce_mean(z_log_var - tf.square(z_mean) - tf.exp(z_log_var) + 1) # 定义总损失 vae_loss = reconstruction_loss + kl_loss # 编译模型 vae.add_loss(vae_loss) vae.compile(optimizer="adam") # 加载数据集 (x_train, y_train), (x_test, y_test) = tf.keras.datasets.mnist.load_data() x_train = x_train.astype("float32") / 255. x_train = x_train.reshape(x_train.shape + (1,)) x_test = x_test.astype("float32") / 255. x_test = x_test.reshape(x_test.shape + (1,)) # 训练模型 vae.fit(x_train, epochs=10, batch_size=128, validation_data=(x_test, None)) # 生成编码器模型 encoder = tf.keras.Model(encoder_inputs, z_mean) # 生成解码器模型 decoder_inputs = tf.keras.Input(shape=(2,)) decoder_x = layers.Dense(7*7*64, activation="relu")(decoder_inputs) decoder_x = layers.Reshape((7, 7, 64))(decoder_x) decoder_x = layers.Conv2DTranspose(64, 3, activation="relu", strides=2, padding="same")(decoder_x) decoder_x = layers.Conv2DTranspose(32, 3, activation="relu", strides=2, padding="same")(decoder_x) decoder_outputs = layers.Conv2DTranspose(1, 3, activation="sigmoid", padding="same")(decoder_x) decoder = tf.keras.Model(decoder_inputs, decoder_outputs) # 生成降维后的数据 z = encoder.predict(x_test) reduced_data = decoder.predict(z) ``` 以上代码使用 VAE 对 MNIST 数据集进行降维,并生成新的样本。在训练完成后,可以使用编码器模型对数据进行降维,得到降维后的数据。

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