基于pytorch 实现书法识别案例代码并解释

时间: 2024-02-28 18:55:46 浏览: 65
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基于pytorch的深度学习模型构建案例代码

以下是基于 PyTorch 实现的书法识别案例代码及其解释: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import Dataset, DataLoader from torchvision import transforms from PIL import Image # 定义自定义数据集类,用于读取和处理书法图片数据 class CalligraphyDataset(Dataset): def __init__(self, img_path, label_path, transform=None): self.img_path = img_path self.label_path = label_path self.transform = transform self.imgs = [] self.labels = [] with open(self.label_path, 'r') as f: for line in f.readlines(): self.labels.append(int(line.strip())) for label in self.labels: img = Image.open(self.img_path.format(label)) self.imgs.append(img) def __getitem__(self, index): img = self.imgs[index] label = self.labels[index] if self.transform: img = self.transform(img) return img, label def __len__(self): return len(self.imgs) # 定义卷积神经网络模型 class ConvNet(nn.Module): def __init__(self): super(ConvNet, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(1, 16, 5) self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2) self.conv2 = nn.Conv2d(16, 32, 5) self.fc1 = nn.Linear(32 * 4 * 4, 120) self.fc2 = nn.Linear(120, 84) self.fc3 = nn.Linear(84, 10) def forward(self, x): x = self.pool(torch.relu(self.conv1(x))) x = self.pool(torch.relu(self.conv2(x))) x = x.view(-1, 32 * 4 * 4) x = torch.relu(self.fc1(x)) x = torch.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x # 定义训练函数 def train(model, dataloader, criterion, optimizer): model.train() running_loss = 0.0 for i, (inputs, labels) in enumerate(dataloader): inputs = inputs.to(device) labels = labels.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() return running_loss / len(dataloader) # 定义测试函数 def test(model, dataloader, criterion): model.eval() running_loss = 0.0 correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for i, (inputs, labels) in enumerate(dataloader): inputs = inputs.to(device) labels = labels.to(device) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) running_loss += loss.item() _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() return running_loss / len(dataloader), correct / total # 定义主函数 if __name__ == '__main__': # 设置训练参数 epochs = 10 batch_size = 16 learning_rate = 0.001 # 创建数据预处理器 transform = transforms.Compose([ transforms.Grayscale(), transforms.Resize((32, 32)), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5,), (0.5,)) ]) # 创建数据集和数据加载器 train_dataset = CalligraphyDataset('train/{:02d}.jpg', 'train/label.txt', transform=transform) test_dataset = CalligraphyDataset('test/{:02d}.jpg', 'test/label.txt', transform=transform) train_dataloader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) test_dataloader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) # 创建模型和优化器 device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') model = ConvNet().to(device) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) # 训练和测试模型 for epoch in range(epochs): train_loss = train(model, train_dataloader, criterion, optimizer) test_loss, test_acc = test(model, test_dataloader, criterion) print('Epoch [{}/{}], Train Loss: {:.4f}, Test Loss: {:.4f}, Test Acc: {:.4f}'.format( epoch+1, epochs, train_loss, test_loss, test_acc)) ``` 这个代码实现了一个简单的书法识别系统,使用了卷积神经网络(ConvNet)作为模型,并使用 PyTorch 进行模型的训练和测试。主要步骤如下: 1. 定义了一个自定义数据集类 `CalligraphyDataset`,用于读取和处理书法图片数据。在这个类中,通过 `PIL` 库读取图片,并将其转换为 `Tensor` 类型,同时读取标签数据。 2. 定义了卷积神经网络模型 `ConvNet`,包括两个卷积层、两个池化层和三个全连接层。在前两个卷积层中使用了 `ReLU` 激活函数,最后一个全连接层使用了 `Softmax` 函数作为输出。 3. 定义了训练函数 `train` 和测试函数 `test`,分别用于模型的训练和测试。在训练函数中,使用了 `Adam` 优化器和交叉熵损失函数;在测试函数中,计算了模型的准确率和损失值。 4. 在主函数中,设置了训练参数,包括训练轮数、批次大小和学习率等;创建了数据预处理器和数据加载器;创建了模型和优化器;最后进行了模型的训练和测试,并输出了相关指标。
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