resnet实现图片分类python

时间: 2023-05-31 20:20:07 浏览: 153
### 回答1: ResNet是一种深度卷积神经网络,用于图像分类任务。它是由微软研究院提出的,可以通过Python实现。在Python中,可以使用TensorFlow或PyTorch等深度学习框架来实现ResNet模型。通过使用这些框架,可以轻松地加载和训练ResNet模型,以实现图像分类任务。同时,还可以使用预训练的ResNet模型来进行迁移学习,以加快模型训练的速度和提高模型的准确性。 ### 回答2: ResNet是残差神经网络的简称,是在2015年ImageNet比赛中获得了第一名的深度神经网络模型。ResNet的核心思想是引入了残差模块,通过这些模块可以将网络深度增加到152层以上。ResNet在准确率和训练速度上都表现出色,因此被广泛应用于计算机视觉领域。 在Python中,可以使用PyTorch框架实现ResNet进行图片分类。下面简单介绍一下实现过程。 首先需要导入相关的库,并加载数据集。在这里可以使用torchvision提供的CIFAR-10数据集,也可以使用自己的数据集。加载数据集代码如下: ```python import torch import torchvision import torchvision.transforms as transforms transform_train = transforms.Compose([ transforms.RandomCrop(32, padding=4), transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=[0.5, 0.5, 0.5], std=[0.5, 0.5, 0.5]) ]) transform_test = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize(mean=[0.5, 0.5, 0.5], std=[0.5, 0.5, 0.5]) ]) trainset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transform_train) trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=128, shuffle=True, num_workers=2) testset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=False, download=True, transform=transform_test) testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=128, shuffle=False, num_workers=2) ``` 接下来需要定义ResNet模型的结构。这里定义了一个ResNet18的模型结构,也可以根据需求改变模型结构。定义模型代码如下: ```python import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F class BasicBlock(nn.Module): expansion = 1 def __init__(self, in_planes, planes, stride=1): super(BasicBlock, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(in_planes, planes, kernel_size=3, stride=stride, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(planes) self.conv2 = nn.Conv2d(planes, planes, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(planes) self.shortcut = nn.Sequential() if stride != 1 or in_planes != self.expansion*planes: self.shortcut = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_planes, self.expansion*planes, kernel_size=1, stride=stride, bias=False), nn.BatchNorm2d(self.expansion*planes) ) def forward(self, x): out = F.relu(self.bn1(self.conv1(x))) out = self.bn2(self.conv2(out)) out += self.shortcut(x) out = F.relu(out) return out class ResNet(nn.Module): def __init__(self, block, num_blocks, num_classes=10): super(ResNet, self).__init__() self.in_planes = 64 self.conv1 = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64) self.layer1 = self._make_layer(block, 64, num_blocks[0], stride=1) self.layer2 = self._make_layer(block, 128, num_blocks[1], stride=2) self.layer3 = self._make_layer(block, 256, num_blocks[2], stride=2) self.layer4 = self._make_layer(block, 512, num_blocks[3], stride=2) self.linear = nn.Linear(512*block.expansion, num_classes) def _make_layer(self, block, planes, num_blocks, stride): strides = [stride] + [1]*(num_blocks-1) layers = [] for stride in strides: layers.append(block(self.in_planes, planes, stride)) self.in_planes = planes * block.expansion return nn.Sequential(*layers) def forward(self, x): out = F.relu(self.bn1(self.conv1(x))) out = self.layer1(out) out = self.layer2(out) out = self.layer3(out) out = self.layer4(out) out = F.avg_pool2d(out, 4) out = out.view(out.size(0), -1) out = self.linear(out) return out def ResNet18(): return ResNet(BasicBlock, [2,2,2,2]) ``` 执行以下代码即可训练ResNet模型进行图片分类: ```python import torch.optim as optim net = ResNet18() criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.1, momentum=0.9, weight_decay=5e-4) for epoch in range(200): net.train() for i, data in enumerate(trainloader, 0): inputs, labels = data optimizer.zero_grad() outputs = net(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() net.eval() total = 0 correct = 0 with torch.no_grad(): for data in testloader: images, labels = data outputs = net(images) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() print('Epoch: %d, Accuracy: %d %%' % (epoch+1, 100 * correct / total)) ``` 以上就是使用PyTorch框架实现ResNet进行图片分类的完整代码和流程。通过对数据集的加载、模型结构的定义和模型训练的执行,我们可以得到一个能够对图像进行分类的深度神经网络模型。在实际应用中,可以根据需求适当改变模型结构和训练参数,以得到更好的模型准确率和性能表现。 ### 回答3: ResNet是一个深层学习模型,用于图像分类任务。它通过跨层连接(shortcut connections)和残差(residual)块来解决梯度消失的问题,可以训练非常深的网络而不会出现精度下降的问题。它是2015年ImageNet图像分类比赛的冠军模型,其基本模型ResNet-50在ImageNet上可以达到约75%的Top-1准确率。 在代码实现上,可以通过Python的深度学习框架PyTorch来实现ResNet模型的图像分类。首先需要导入必要的库,包括PyTorch、torchvision等: ```python import torch import torchvision import torchvision.transforms as transforms import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F import torch.optim as optim ``` 然后,可以使用torchvision中提供的ImageFolder功能来读取图像数据集,如下所示: ```python transform_train = transforms.Compose( [ transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.RandomCrop(32, padding=4), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.4914, 0.4822, 0.4465), (0.2023, 0.1994, 0.2010)), ] ) transform_test = transforms.Compose( [ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.4914, 0.4822, 0.4465), (0.2023, 0.1994, 0.2010)), ] ) trainset = torchvision.datasets.CIFAR10( root="./data", train=True, download=True, transform=transform_train ) trainloader = torch.utils.data.DataLoader( trainset, batch_size=128, shuffle=True, num_workers=2 ) testset = torchvision.datasets.CIFAR10( root="./data", train=False, download=True, transform=transform_test ) testloader = torch.utils.data.DataLoader( testset, batch_size=128, shuffle=False, num_workers=2 ) classes = ("plane", "car", "bird", "cat", "deer", "dog", "frog", "horse", "ship", "truck") ``` 定义模型的代码可以通过继承nn.Module来实现,如下所示: ```python class BasicBlock(nn.Module): expansion = 1 def __init__(self, in_planes, planes, stride=1): super(BasicBlock, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d( in_planes, planes, kernel_size=3, stride=stride, padding=1, bias=False ) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(planes) self.conv2 = nn.Conv2d( planes, planes, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False, ) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(planes) self.shortcut = nn.Sequential() if stride != 1 or in_planes != self.expansion * planes: self.shortcut = nn.Sequential( nn.Conv2d( in_planes, self.expansion * planes, kernel_size=1, stride=stride, bias=False, ), nn.BatchNorm2d(self.expansion * planes), ) def forward(self, x): out = F.relu(self.bn1(self.conv1(x))) out = self.bn2(self.conv2(out)) out += self.shortcut(x) out = F.relu(out) return out class ResNet(nn.Module): def __init__(self, block, num_blocks, num_classes=10): super(ResNet, self).__init__() self.in_planes = 64 self.conv1 = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1, bias=False) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64) self.layer1 = self._make_layer(block, 64, num_blocks[0], stride=1) self.layer2 = self._make_layer(block, 128, num_blocks[1], stride=2) self.layer3 = self._make_layer(block, 256, num_blocks[2], stride=2) self.layer4 = self._make_layer(block, 512, num_blocks[3], stride=2) self.linear = nn.Linear(512 * block.expansion, num_classes) def _make_layer(self, block, planes, num_blocks, stride): strides = [stride] + [1] * (num_blocks - 1) layers = [] for stride in strides: layers.append(block(self.in_planes, planes, stride)) self.in_planes = planes * block.expansion return nn.Sequential(*layers) def forward(self, x): out = F.relu(self.bn1(self.conv1(x))) out = self.layer1(out) out = self.layer2(out) out = self.layer3(out) out = self.layer4(out) out = F.avg_pool2d(out, 4) out = out.view(out.size(0), -1) out = self.linear(out) return out ``` 接下来是训练函数的代码实现,包括损失函数、优化器等: ```python device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") net = ResNet(BasicBlock, [2, 2, 2, 2]).to(device) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.1, momentum=0.9, weight_decay=5e-4) scheduler = torch.optim.lr_scheduler.MultiStepLR( optimizer, milestones=[150, 250], gamma=0.1 ) def train(epoch): net.train() train_loss = 0 correct = 0 total = 0 for batch_idx, (inputs, targets) in enumerate(trainloader): inputs, targets = inputs.to(device), targets.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = net(inputs) loss = criterion(outputs, targets) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() _, predicted = outputs.max(1) total += targets.size(0) correct += predicted.eq(targets).sum().item() if batch_idx % 50 == 0: print( "Epoch: [{}/{}][{}/{}]\t Loss: {:.3f} | Acc: {:.3f}%".format( epoch, num_epochs, batch_idx, len(trainloader), train_loss / (batch_idx + 1), 100.0 * correct / total, ) ) def test(epoch): global best_acc net.eval() test_loss = 0 correct = 0 total = 0 with torch.no_grad(): for batch_idx, (inputs, targets) in enumerate(testloader): inputs, targets = inputs.to(device), targets.to(device) outputs = net(inputs) loss = criterion(outputs, targets) test_loss += loss.item() _, predicted = outputs.max(1) total += targets.size(0) correct += predicted.eq(targets).sum().item() if batch_idx % 50 == 0: print( "Epoch: [{}/{}][{}/{}]\t Loss: {:.3f} | Acc: {:.3f}%".format( epoch, num_epochs, batch_idx, len(testloader), test_loss / (batch_idx + 1), 100.0 * correct / total, ) ) acc = 100.0 * correct / total if acc > best_acc: print("Saving..") state = { "net": net.state_dict(), "acc": acc, "epoch": epoch, } if not os.path.isdir("checkpoint"): os.mkdir("checkpoint") torch.save(state, "./checkpoint/resnet.pth") best_acc = acc num_epochs = 350 best_acc = 0 for epoch in range(num_epochs): scheduler.step() train(epoch) test(epoch) ``` 通过上述步骤完成代码编写后,就可以训练ResNet模型实现图像分类任务了。在训练的过程中需要注意调整学习率等超参数来提高模型性能。

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