用theano实现绘制ResNet的ROC曲线

时间: 2024-04-25 19:15:03 浏览: 16
首先,我们需要训练一个ResNet模型并得到其预测结果。然后,我们可以使用sklearn库中的roc_curve函数来计算ROC曲线,并使用matplotlib库来绘制ROC曲线。 下面是一个使用theano库实现绘制ResNet的ROC曲线的示例代码: ```python import numpy as np import theano import theano.tensor as T import lasagne from sklearn.metrics import roc_curve, auc import matplotlib.pyplot as plt # 定义ResNet模型 def build_resnet(input_var=None): l_in = lasagne.layers.InputLayer(shape=(None, 3, 32, 32), input_var=input_var) l_conv1 = lasagne.layers.Conv2DLayer(l_in, num_filters=16, filter_size=(3, 3), stride=(1, 1), pad='same', nonlinearity=lasagne.nonlinearities.rectify, W=lasagne.init.HeNormal(gain='relu')) l_bn1 = lasagne.layers.BatchNormLayer(l_conv1) l_conv2 = lasagne.layers.Conv2DLayer(l_bn1, num_filters=16, filter_size=(3, 3), stride=(1, 1), pad='same', nonlinearity=lasagne.nonlinearities.rectify, W=lasagne.init.HeNormal(gain='relu')) l_bn2 = lasagne.layers.BatchNormLayer(l_conv2) l_pool1 = lasagne.layers.Pool2DLayer(l_bn2, pool_size=(2, 2), mode='max') l_res1 = lasagne.layers.ConcatLayer([l_pool1, l_pool1]) l_conv3 = lasagne.layers.Conv2DLayer(l_res1, num_filters=32, filter_size=(3, 3), stride=(1, 1), pad='same', nonlinearity=lasagne.nonlinearities.rectify, W=lasagne.init.HeNormal(gain='relu')) l_bn3 = lasagne.layers.BatchNormLayer(l_conv3) l_conv4 = lasagne.layers.Conv2DLayer(l_bn3, num_filters=32, filter_size=(3, 3), stride=(1, 1), pad='same', nonlinearity=lasagne.nonlinearities.rectify, W=lasagne.init.HeNormal(gain='relu')) l_bn4 = lasagne.layers.BatchNormLayer(l_conv4) l_pool2 = lasagne.layers.Pool2DLayer(l_bn4, pool_size=(2, 2), mode='max') l_res2 = lasagne.layers.ConcatLayer([l_pool2, l_pool2]) l_conv5 = lasagne.layers.Conv2DLayer(l_res2, num_filters=64, filter_size=(3, 3), stride=(1, 1), pad='same', nonlinearity=lasagne.nonlinearities.rectify, W=lasagne.init.HeNormal(gain='relu')) l_bn5 = lasagne.layers.BatchNormLayer(l_conv5) l_conv6 = lasagne.layers.Conv2DLayer(l_bn5, num_filters=64, filter_size=(3, 3), stride=(1, 1), pad='same', nonlinearity=lasagne.nonlinearities.rectify, W=lasagne.init.HeNormal(gain='relu')) l_bn6 = lasagne.layers.BatchNormLayer(l_conv6) l_pool3 = lasagne.layers.Pool2DLayer(l_bn6, pool_size=(2, 2), mode='max') l_flat = lasagne.layers.FlattenLayer(l_pool3) l_hidden = lasagne.layers.DenseLayer(l_flat, num_units=128, nonlinearity=lasagne.nonlinearities.rectify, W=lasagne.init.HeNormal(gain='relu')) l_drop = lasagne.layers.DropoutLayer(l_hidden, p=0.5) l_out = lasagne.layers.DenseLayer(l_drop, num_units=10, nonlinearity=lasagne.nonlinearities.softmax) return l_out # 加载数据集 def load_dataset(): from six.moves import urllib def download(filename, source='http://yann.lecun.com/exdb/mnist/'): print("Downloading %s" % filename) urllib.request.urlretrieve(source + filename, filename) import gzip def load_mnist_images(filename): if not os.path.exists(filename): download(filename) with gzip.open(filename, 'rb') as f: data = np.frombuffer(f.read(), np.uint8, offset=16) data = data.reshape(-1,1,28,28) return data / np.float32(256) def load_mnist_labels(filename): if not os.path.exists(filename): download(filename) with gzip.open(filename, 'rb') as f: data = np.frombuffer(f.read(), np.uint8, offset=8) return data X_train = load_mnist_images('train-images-idx3-ubyte.gz') y_train = load_mnist_labels('train-labels-idx1-ubyte.gz') X_test = load_mnist_images('t10k-images-idx3-ubyte.gz') y_test = load_mnist_labels('t10k-labels-idx1-ubyte.gz') return X_train, y_train, X_test, y_test # 训练ResNet模型 def train_resnet(): X_train, y_train, X_test, y_test = load_dataset() input_var = T.tensor4('inputs') target_var = T.ivector('targets') network = build_resnet(input_var) prediction = lasagne.layers.get_output(network) loss = lasagne.objectives.categorical_crossentropy(prediction, target_var) loss = loss.mean() params = lasagne.layers.get_all_params(network, trainable=True) updates = lasagne.updates.nesterov_momentum(loss, params, learning_rate=0.01, momentum=0.9) test_prediction = lasagne.layers.get_output(network, deterministic=True) test_loss = lasagne.objectives.categorical_crossentropy(test_prediction, target_var) test_loss = test_loss.mean() test_acc = T.mean(T.eq(T.argmax(test_prediction, axis=1), target_var), dtype=theano.config.floatX) train_fn = theano.function([input_var, target_var], loss, updates=updates) val_fn = theano.function([input_var, target_var], [test_loss, test_acc]) predict_fn = theano.function([input_var], test_prediction) print("Starting training...") for epoch in range(10): train_err = 0 train_batches = 0 for batch in iterate_minibatches(X_train, y_train, 500, shuffle=True): inputs, targets = batch train_err += train_fn(inputs, targets) train_batches += 1 val_err = 0 val_acc = 0 val_batches = 0 for batch in iterate_minibatches(X_test, y_test, 500, shuffle=False): inputs, targets = batch err, acc = val_fn(inputs, targets) val_err += err val_acc += acc val_batches += 1 print("Epoch {} of 10".format(epoch+1)) print(" training loss:\t\t{:.6f}".format(train_err / train_batches)) print(" validation loss:\t\t{:.6f}".format(val_err / val_batches)) print(" validation accuracy:\t\t{:.2f} %".format(val_acc / val_batches * 100)) # 得到测试集上的预测结果 y_pred = predict_fn(X_test) return y_test, y_pred # 计算并绘制ROC曲线 def plot_roc(y_true, y_pred): class_names = ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'] n_classes = len(class_names) # 计算ROC曲线和AUC值 fpr = dict() tpr = dict() roc_auc = dict() for i in range(n_classes): fpr[i], tpr[i], _ = roc_curve(y_true[:, i], y_pred[:, i]) roc_auc[i] = auc(fpr[i], tpr[i]) # 绘制ROC曲线 plt.figure(figsize=(8, 6)) for i in range(n_classes): plt.plot(fpr[i], tpr[i], label='ROC curve of class %s (area = %.2f)' % (class_names[i], roc_auc[i])) plt.plot([0, 1], [0, 1], 'k--') plt.xlim([0.0, 1.0]) plt.ylim([0.0, 1.05]) plt.xlabel('False Positive Rate') plt.ylabel('True Positive Rate') plt.title('ROC curves for ResNet model') plt.legend(loc="lower right") plt.show() # 主函数 def main(): y_true, y_pred = train_resnet() plot_roc(y_true, y_pred) if __name__ == '__main__': main() ``` 需要注意的是,上面的代码仅提供了一个示例,因此可能需要根据实际情况进行修改和调整。

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