假设我现在要使用pytorch框架做深度学习,已知我有一些火焰图像,还有一张excel表格,命名为"CDS.csv",在表格中有一列参数,这列参数的标题为“temperature”,每一张火焰图像对应“temperature”列中的一行参数,也就是说,我要通过图像识别,使卷积神经网络在接收到火焰图像时,自动判断它对应的参数是多少,不使用CUDA,使用CPU加速,请以此为背景,写出完整的代码,并加上注释,并且解释每个变量代表的含义

时间: 2023-06-16 13:02:26 浏览: 55
首先,我们需要导入必要的包,包括pytorch、torchvision、numpy以及pandas等: ```python import torch import torchvision import numpy as np import pandas as pd import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torch.nn.functional as F from torch.utils.data import Dataset, DataLoader from torchvision import transforms, models ``` 接下来,我们需要定义一个自定义数据集类,用于加载图片和对应的温度参数: ```python class FlameDataset(Dataset): def __init__(self, csv_file, root_dir, transform=None): self.df = pd.read_csv(csv_file) self.root_dir = root_dir self.transform = transform def __len__(self): return len(self.df) def __getitem__(self, idx): img_name = os.path.join(self.root_dir, self.df.iloc[idx, 0]) image = Image.open(img_name).convert('RGB') temp = self.df.iloc[idx, 1] if self.transform: image = self.transform(image) return image, temp ``` 其中,csv_file为CDS.csv文件路径,root_dir为火焰图像所在文件夹路径,transform为图像变换函数。 接下来我们需要定义一个卷积神经网络模型,用于对图像进行分类: ```python class FlameNet(nn.Module): def __init__(self): super(FlameNet, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(16) self.pool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0) self.conv2 = nn.Conv2d(16, 32, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(32) self.pool2 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0) self.conv3 = nn.Conv2d(32, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.bn3 = nn.BatchNorm2d(64) self.pool3 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0) self.fc1 = nn.Linear(64 * 16 * 16, 128) self.fc2 = nn.Linear(128, 1) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.bn1(x) x = F.relu(x) x = self.pool1(x) x = self.conv2(x) x = self.bn2(x) x = F.relu(x) x = self.pool2(x) x = self.conv3(x) x = self.bn3(x) x = F.relu(x) x = self.pool3(x) x = x.view(-1, 64 * 16 * 16) x = F.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return x ``` 该模型包括三个卷积层和两个全连接层,用于对输入图像进行特征提取和分类。 接下来,我们需要定义一些超参数和训练过程中的一些辅助函数: ```python # 超参数 batch_size = 32 num_epochs = 10 learning_rate = 0.001 # 定义训练过程中的一些辅助函数 def train(model, dataloader, criterion, optimizer): model.train() for i, (images, temps) in enumerate(dataloader): optimizer.zero_grad() outputs = model(images) loss = criterion(outputs, temps.float().unsqueeze(1)) loss.backward() optimizer.step() def test(model, dataloader, criterion): model.eval() test_loss = 0.0 with torch.no_grad(): for i, (images, temps) in enumerate(dataloader): outputs = model(images) test_loss += criterion(outputs, temps.float().unsqueeze(1)).item() return test_loss / len(dataloader) ``` 其中,train函数用于对模型进行训练,test函数用于对模型进行测试,criterion是损失函数,optimizer是优化器。 接下来,我们可以开始进行训练和测试: ```python # 加载数据集 train_transforms = transforms.Compose([ transforms.Resize((256, 256)), transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.RandomRotation(degrees=10), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]) train_dataset = FlameDataset('CDS.csv', 'flame_images', transform=train_transforms) train_dataloader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) test_transforms = transforms.Compose([ transforms.Resize((256, 256)), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]) test_dataset = FlameDataset('CDS.csv', 'flame_images', transform=test_transforms) test_dataloader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) # 定义模型、损失函数和优化器 model = FlameNet() criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) # 训练 for epoch in range(num_epochs): train(model, train_dataloader, criterion, optimizer) test_loss = test(model, test_dataloader, criterion) print('Epoch [{}/{}], Test Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, test_loss)) ``` 其中,train_transforms和test_transforms定义了训练和测试时需要进行的图像变换,train_dataset和test_dataset分别表示训练集和测试集,train_dataloader和test_dataloader分别表示训练集和测试集的数据加载器。 最后,我们可以使用训练好的模型进行预测: ```python # 加载预测的图像 predict_transforms = transforms.Compose([ transforms.Resize((256, 256)), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]) predict_dataset = FlameDataset('CDS.csv', 'predict_images', transform=predict_transforms) predict_dataloader = DataLoader(predict_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) # 使用模型进行预测 model.eval() with torch.no_grad(): for images, _ in predict_dataloader: outputs = model(images) print(outputs) ``` 其中,predict_transforms定义了对预测图像需要进行的图像变换,predict_dataset和predict_dataloader分别表示预测数据集和数据加载器,outputs表示模型的预测结果。

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