以CWRU数据集编写基于python的mmd损失训练DCNN代码

时间: 2024-05-14 21:15:33 浏览: 8
好的,下面是基于Python的MMD损失训练DCNN代码,使用CWRU数据集: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np import scipy.io as sio import argparse # 设置参数 parser = argparse.ArgumentParser(description='MMD损失训练DCNN') parser.add_argument('--batch_size', type=int, default=64, help='输入批次大小') parser.add_argument('--lr', type=float, default=1e-3, help='学习率') parser.add_argument('--num_epochs', type=int, default=100, help='训练轮次') parser.add_argument('--num_classes', type=int, default=10, help='分类数') parser.add_argument('--num_channels', type=int, default=2, help='通道数') parser.add_argument('--num_filters', type=int, default=32, help='卷积核数') parser.add_argument('--num_blocks', type=int, default=3, help='残差块数') parser.add_argument('--num_features', type=int, default=128, help='特征数') parser.add_argument('--mmd_sigma', type=float, default=1, help='MMD损失函数中的sigma') args = parser.parse_args() # 加载数据 data = sio.loadmat('CWRU.mat') X_train = data['X_train'] y_train = data['y_train'] X_test = data['X_test'] y_test = data['y_test'] # 将数据转换为张量 X_train = torch.from_numpy(X_train).float() y_train = torch.from_numpy(y_train).long() X_test = torch.from_numpy(X_test).float() y_test = torch.from_numpy(y_test).long() # 创建模型 class ResNet(nn.Module): def __init__(self, num_channels, num_filters, num_blocks, num_classes, num_features): super(ResNet, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv1d(num_channels, num_filters, kernel_size=5, stride=2, padding=2) self.bn1 = nn.BatchNorm1d(num_filters) self.relu = nn.ReLU(inplace=True) self.layer1 = self._make_layer(num_filters, num_filters, num_blocks-1) self.layer2 = self._make_layer(num_filters, num_filters*2, num_blocks) self.layer3 = self._make_layer(num_filters*2, num_filters*4, num_blocks) self.layer4 = self._make_layer(num_filters*4, num_filters*8, num_blocks) self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool1d(1) self.fc1 = nn.Linear(num_filters*8, num_features) self.fc2 = nn.Linear(num_features, num_classes) def _make_layer(self, in_channels, out_channels, num_blocks): layers = [] layers.append(nn.Conv1d(in_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=2, padding=1)) layers.append(nn.BatchNorm1d(out_channels)) layers.append(nn.ReLU(inplace=True)) for i in range(num_blocks): layers.append(nn.Conv1d(out_channels, out_channels, kernel_size=3, stride=1, padding=1)) layers.append(nn.BatchNorm1d(out_channels)) layers.append(nn.ReLU(inplace=True)) return nn.Sequential(*layers) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.bn1(x) x = self.relu(x) x = self.layer1(x) x = self.layer2(x) x = self.layer3(x) x = self.layer4(x) x = self.avgpool(x) x = torch.flatten(x, 1) x = self.fc1(x) x = self.relu(x) x = self.fc2(x) return x # 定义损失函数和优化器 model = ResNet(args.num_channels, args.num_filters, args.num_blocks, args.num_classes, args.num_features) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=args.lr) # 训练模型 for epoch in range(args.num_epochs): running_loss = 0.0 for i in range(0, len(X_train), args.batch_size): # 取得当前批次的数据和标签 inputs = X_train[i:i+args.batch_size] labels = y_train[i:i+args.batch_size] # 清零梯度 optimizer.zero_grad() # 前向传播 outputs = model(inputs) # 计算损失函数 loss = criterion(outputs, labels) # 计算MMD损失函数 X_data = inputs.numpy() X_data = X_data.reshape(-1, X_data.shape[1]*X_data.shape[2]) X_data = X_data / np.max(X_data, axis=1, keepdims=True) X_data = torch.from_numpy(X_data).float() X_data = X_data.cuda() mmd_loss = 0.0 for j in range(args.num_classes): X_class = X_data[labels == j] X_class_mean = torch.mean(X_class, dim=0, keepdim=True) X_class_diff = X_class - X_class_mean mmd_loss += torch.mean(torch.exp(-torch.sum(X_class_diff**2, dim=1)/(2*args.mmd_sigma**2))) loss += mmd_loss # 反向传播和优化 loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() # 打印每轮的损失函数值 print('Epoch [%d/%d], Loss: %.4f' % (epoch+1, args.num_epochs, running_loss)) # 测试模型 with torch.no_grad(): correct = 0 total = 0 for i in range(0, len(X_test), args.batch_size): inputs = X_test[i:i+args.batch_size] labels = y_test[i:i+args.batch_size] outputs = model(inputs) _, predicted = torch.max(outputs.data, 1) total += labels.size(0) correct += (predicted == labels).sum().item() print('测试集准确率: %d %%' % (100 * correct / total)) ``` 在命令行中运行以下命令使用上面的代码: ```bash python train.py --batch_size 64 --lr 1e-3 --num_epochs 100 --num_classes 10 --num_channels 2 --num_filters 32 --num_blocks 3 --num_features 128 --mmd_sigma 1 ``` 其中,`--batch_size` 表示每个批次的大小,`--lr` 表示学习率,`--num_epochs` 表示训练轮数,`--num_classes` 表示分类数,`--num_channels` 表示通道数,`--num_filters` 表示卷积核数,`--num_blocks` 表示残差块数,`--num_features` 表示特征数,`--mmd_sigma` 表示MMD损失函数中的sigma。

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