霹雳吧啦Wz《pytorch图像分类》-p4GoogLeNet网络

2024-01-02 23:12

本文主要是介绍霹雳吧啦Wz《pytorch图像分类》-p4GoogLeNet网络,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

《pytorch图像分类》p4GoogLeNet网络详解

  • 一、GoogLeNet网络中的亮点
    • 1.inception结构
    • 2.使用1×1的卷积核进行降维及映射处理
    • 3.GoogLeNet辅助分类器
    • 4.模型参数
  • 二、模块代码
    • 1.BasicConv2d
    • 2.Inception
  • 三、课程代码
    • 1.module.py
    • 2.train.py
    • 3.predict.py

一、GoogLeNet网络中的亮点

论文链接:Going Deeper with Convolutions
代码链接:霹雳吧啦Wzdeep-learning-for-image-processing

1.inception结构

Inception结构是由Google团队提出的一种卷积神经网络架构。
Inception结构的主要目标是解决卷积神经网络中平衡计算量和表示能力之间的权衡问题。它通过并行执行多个不同尺寸的卷积操作和池化操作,从而充分利用不同大小的感受野(receptive field)来捕捉图像的特征。

ps.英语单词inception n.开端,创始
在这里插入图片描述)

2.使用1×1的卷积核进行降维及映射处理

使用1×1的卷积网络进行降维,可以在神经网络中减少特征图的维度,提高神经网络的效率和性能。
在这里插入图片描述

3.GoogLeNet辅助分类器

主要目的是通过这些辅助分类器来引入额外的目标函数来帮助训练深层神经网络。(太抽象了)
简单来说就是,当训练非常深的神经网络时,梯度消失是一个普遍的问题,导致较低层的权重很难更新。为了解决这个问题,GoogLeNet引入了辅助分类器。
我记得Sigmoid函数在饱和时,容易出现梯度消失现象。
可见我的博客:pytorch机器学习各种激活函数总结
在这里插入图片描述

4.模型参数

GoogLeNet使用了Inception结构,在减少参数量的同时保持性能。
VGG网络是一个非常深的卷积神经网络,以VGG16为例,由13个卷积层和3个全连接层组成。由于网络深度的增加,它具有非常多的模型参数。
但是VGG网络搭建方便,GoogLeNet辅助分类器修改麻烦,所以现实中使用vgg网络的更多。
在这里插入图片描述

二、模块代码

1.BasicConv2d

BasicConv2d类里面自定义包含了一个卷积层+Relu激活函数

class BasicConv2d(nn.Module):def __init__(self, in_channels, out_chennels, **kwargs):super(BasicConv2d, self).__init__()self.conv = nn.Conv2d(in_channels, out_chennels, **kwargs)self.relu = nn.ReLU(inplace=True)def forward(self,x):x = self.conv(x)x = self.relu(x)return x

2.Inception

在这里插入图片描述

class Inception(nn.Module):def __init__(self,in_channels,ch1x1,ch3x3red,ch3x3,ch5x5red,ch5x5,pool_proj):

在这里插入图片描述
添加padding参数时,要保证输出大小等于输入大小

三、课程代码

1.module.py

import torch.nn as nn
import torch
import torch.nn.functional as Fclass GoogLeNet(nn.Module):def __init__(self, num_classes=1000, aux_logits=True, init_weights=False):super(GoogLeNet, self).__init__()self.aux_logits = aux_logitsself.conv1 = BasicConv2d(3, 64, kernel_size=7, stride=2, padding=3)self.maxpool1 = nn.MaxPool2d(3, stride=2, ceil_mode=True)self.conv2 = BasicConv2d(64, 64, kernel_size=1)self.conv3 = BasicConv2d(64, 192, kernel_size=3, padding=1)self.maxpool2 = nn.MaxPool2d(3, stride=2, ceil_mode=True)self.inception3a = Inception(192, 64, 96, 128, 16, 32, 32)self.inception3b = Inception(256, 128, 128, 192, 32, 96, 64)self.maxpool3 = nn.MaxPool2d(3, stride=2, ceil_mode=True)self.inception4a = Inception(480, 192, 96, 208, 16, 48, 64)self.inception4b = Inception(512, 160, 112, 224, 24, 64, 64)self.inception4c = Inception(512, 128, 128, 256, 24, 64, 64)self.inception4d = Inception(512, 112, 144, 288, 32, 64, 64)self.inception4e = Inception(528, 256, 160, 320, 32, 128, 128)self.maxpool4 = nn.MaxPool2d(3, stride=2, ceil_mode=True)self.inception5a = Inception(832, 256, 160, 320, 32, 128, 128)self.inception5b = Inception(832, 384, 192, 384, 48, 128, 128)if self.aux_logits:self.aux1 = InceptionAux(512, num_classes)self.aux2 = InceptionAux(528, num_classes)self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d((1, 1))self.dropout = nn.Dropout(0.4)self.fc = nn.Linear(1024, num_classes)if init_weights:self._initialize_weights()def forward(self, x):# N x 3 x 224 x 224x = self.conv1(x)# N x 64 x 112 x 112x = self.maxpool1(x)# N x 64 x 56 x 56x = self.conv2(x)# N x 64 x 56 x 56x = self.conv3(x)# N x 192 x 56 x 56x = self.maxpool2(x)# N x 192 x 28 x 28x = self.inception3a(x)# N x 256 x 28 x 28x = self.inception3b(x)# N x 480 x 28 x 28x = self.maxpool3(x)# N x 480 x 14 x 14x = self.inception4a(x)# N x 512 x 14 x 14if self.training and self.aux_logits:  # eval model lose this layeraux1 = self.aux1(x)x = self.inception4b(x)# N x 512 x 14 x 14x = self.inception4c(x)# N x 512 x 14 x 14x = self.inception4d(x)# N x 528 x 14 x 14if self.training and self.aux_logits:  # eval model lose this layeraux2 = self.aux2(x)x = self.inception4e(x)# N x 832 x 14 x 14x = self.maxpool4(x)# N x 832 x 7 x 7x = self.inception5a(x)# N x 832 x 7 x 7x = self.inception5b(x)# N x 1024 x 7 x 7x = self.avgpool(x)# N x 1024 x 1 x 1x = torch.flatten(x, 1)# N x 1024x = self.dropout(x)x = self.fc(x)# N x 1000 (num_classes)if self.training and self.aux_logits:  # eval model lose this layerreturn x, aux2, aux1return xdef _initialize_weights(self):for m in self.modules():if isinstance(m, nn.Conv2d):nn.init.kaiming_normal_(m.weight, mode='fan_out', nonlinearity='relu')if m.bias is not None:nn.init.constant_(m.bias, 0)elif isinstance(m, nn.Linear):nn.init.normal_(m.weight, 0, 0.01)nn.init.constant_(m.bias, 0)class Inception(nn.Module):def __init__(self, in_channels, ch1x1, ch3x3red, ch3x3, ch5x5red, ch5x5, pool_proj):super(Inception, self).__init__()self.branch1 = BasicConv2d(in_channels, ch1x1, kernel_size=1)self.branch2 = nn.Sequential(BasicConv2d(in_channels, ch3x3red, kernel_size=1),BasicConv2d(ch3x3red, ch3x3, kernel_size=3, padding=1)  # 保证输出大小等于输入大小)self.branch3 = nn.Sequential(BasicConv2d(in_channels, ch5x5red, kernel_size=1),# 在官方的实现中,其实是3x3的kernel并不是5x5,这里我也懒得改了,具体可以参考下面的issue# Please see https://github.com/pytorch/vision/issues/906 for details.BasicConv2d(ch5x5red, ch5x5, kernel_size=5, padding=2)  # 保证输出大小等于输入大小)self.branch4 = nn.Sequential(nn.MaxPool2d(kernel_size=3, stride=1, padding=1),BasicConv2d(in_channels, pool_proj, kernel_size=1))def forward(self, x):branch1 = self.branch1(x)branch2 = self.branch2(x)branch3 = self.branch3(x)branch4 = self.branch4(x)outputs = [branch1, branch2, branch3, branch4]return torch.cat(outputs, 1)class InceptionAux(nn.Module):def __init__(self, in_channels, num_classes):super(InceptionAux, self).__init__()self.averagePool = nn.AvgPool2d(kernel_size=5, stride=3)self.conv = BasicConv2d(in_channels, 128, kernel_size=1)  # output[batch, 128, 4, 4]self.fc1 = nn.Linear(2048, 1024)self.fc2 = nn.Linear(1024, num_classes)def forward(self, x):# aux1: N x 512 x 14 x 14, aux2: N x 528 x 14 x 14x = self.averagePool(x)# aux1: N x 512 x 4 x 4, aux2: N x 528 x 4 x 4x = self.conv(x)# N x 128 x 4 x 4x = torch.flatten(x, 1)x = F.dropout(x, 0.5, training=self.training)# N x 2048x = F.relu(self.fc1(x), inplace=True)x = F.dropout(x, 0.5, training=self.training)# N x 1024x = self.fc2(x)# N x num_classesreturn xclass BasicConv2d(nn.Module):def __init__(self, in_channels, out_channels, **kwargs):super(BasicConv2d, self).__init__()self.conv = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, **kwargs)self.relu = nn.ReLU(inplace=True)def forward(self, x):x = self.conv(x)x = self.relu(x)return x

2.train.py

import os
import sys
import jsonimport torch
import torch.nn as nn
from torchvision import transforms, datasets
import torch.optim as optim
from tqdm import tqdmfrom model import GoogLeNetdef main():device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu")print("using {} device.".format(device))data_transform = {"train": transforms.Compose([transforms.RandomResizedCrop(224),transforms.RandomHorizontalFlip(),transforms.ToTensor(),transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))]),"val": transforms.Compose([transforms.Resize((224, 224)),transforms.ToTensor(),transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))])}data_root = os.path.abspath(os.path.join(os.getcwd(), "../.."))  # get data root pathimage_path = os.path.join(data_root, "data_set", "flower_data")  # flower data set pathassert os.path.exists(image_path), "{} path does not exist.".format(image_path)train_dataset = datasets.ImageFolder(root=os.path.join(image_path, "train"),transform=data_transform["train"])train_num = len(train_dataset)# {'daisy':0, 'dandelion':1, 'roses':2, 'sunflower':3, 'tulips':4}flower_list = train_dataset.class_to_idxcla_dict = dict((val, key) for key, val in flower_list.items())# write dict into json filejson_str = json.dumps(cla_dict, indent=4)with open('class_indices.json', 'w') as json_file:json_file.write(json_str)batch_size = 2nw = min([os.cpu_count(), batch_size if batch_size > 1 else 0, 8])  # number of workersprint('Using {} dataloader workers every process'.format(nw))train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset,batch_size=batch_size, shuffle=True,num_workers=nw)validate_dataset = datasets.ImageFolder(root=os.path.join(image_path, "val"),transform=data_transform["val"])val_num = len(validate_dataset)validate_loader = torch.utils.data.DataLoader(validate_dataset,batch_size=batch_size, shuffle=False,num_workers=nw)print("using {} images for training, {} images for validation.".format(train_num,val_num))# test_data_iter = iter(validate_loader)# test_image, test_label = test_data_iter.next()net = GoogLeNet(num_classes=5, aux_logits=True, init_weights=True)# 如果要使用官方的预训练权重,注意是将权重载入官方的模型,不是我们自己实现的模型# 官方的模型中使用了bn层以及改了一些参数,不能混用# import torchvision# net = torchvision.models.googlenet(num_classes=5)# model_dict = net.state_dict()# # 预训练权重下载地址: https://download.pytorch.org/models/googlenet-1378be20.pth# pretrain_model = torch.load("googlenet.pth")# del_list = ["aux1.fc2.weight", "aux1.fc2.bias",#             "aux2.fc2.weight", "aux2.fc2.bias",#             "fc.weight", "fc.bias"]# pretrain_dict = {k: v for k, v in pretrain_model.items() if k not in del_list}# model_dict.update(pretrain_dict)# net.load_state_dict(model_dict)net.to(device)loss_function = nn.CrossEntropyLoss()optimizer = optim.Adam(net.parameters(), lr=0.0003)epochs = 30best_acc = 0.0save_path = './googleNet.pth'train_steps = len(train_loader)for epoch in range(epochs):# trainnet.train()running_loss = 0.0train_bar = tqdm(train_loader, file=sys.stdout)for step, data in enumerate(train_bar):images, labels = dataoptimizer.zero_grad()logits, aux_logits2, aux_logits1 = net(images.to(device))loss0 = loss_function(logits, labels.to(device))loss1 = loss_function(aux_logits1, labels.to(device))loss2 = loss_function(aux_logits2, labels.to(device))loss = loss0 + loss1 * 0.3 + loss2 * 0.3loss.backward()optimizer.step()# print statisticsrunning_loss += loss.item()train_bar.desc = "train epoch[{}/{}] loss:{:.3f}".format(epoch + 1,epochs,loss)# validatenet.eval()acc = 0.0  # accumulate accurate number / epochwith torch.no_grad():val_bar = tqdm(validate_loader, file=sys.stdout)for val_data in val_bar:val_images, val_labels = val_dataoutputs = net(val_images.to(device))  # eval model only have last output layerpredict_y = torch.max(outputs, dim=1)[1]acc += torch.eq(predict_y, val_labels.to(device)).sum().item()val_accurate = acc / val_numprint('[epoch %d] train_loss: %.3f  val_accuracy: %.3f' %(epoch + 1, running_loss / train_steps, val_accurate))if val_accurate > best_acc:best_acc = val_accuratetorch.save(net.state_dict(), save_path)print('Finished Training')if __name__ == '__main__':main()

我的电脑带不动,batch_size=32我改成了batch_size=2,也就运行了一个多小时吧(麻了)
在这里插入图片描述

3.predict.py

import os
import jsonimport torch
from PIL import Image
from torchvision import transforms
import matplotlib.pyplot as pltfrom model import GoogLeNetdef main():device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu")data_transform = transforms.Compose([transforms.Resize((224, 224)),transforms.ToTensor(),transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))])# load imageimg_path = "2.jpg"assert os.path.exists(img_path), "file: '{}' dose not exist.".format(img_path)img = Image.open(img_path)plt.imshow(img)# [N, C, H, W]img = data_transform(img)# expand batch dimensionimg = torch.unsqueeze(img, dim=0)# read class_indictjson_path = './class_indices.json'assert os.path.exists(json_path), "file: '{}' dose not exist.".format(json_path)with open(json_path, "r") as f:class_indict = json.load(f)# create modelmodel = GoogLeNet(num_classes=5, aux_logits=False).to(device)# load model weightsweights_path = "./googleNet.pth"assert os.path.exists(weights_path), "file: '{}' dose not exist.".format(weights_path)missing_keys, unexpected_keys = model.load_state_dict(torch.load(weights_path, map_location=device),strict=False)model.eval()with torch.no_grad():# predict classoutput = torch.squeeze(model(img.to(device))).cpu()predict = torch.softmax(output, dim=0)predict_cla = torch.argmax(predict).numpy()print_res = "class: {}   prob: {:.3}".format(class_indict[str(predict_cla)],predict[predict_cla].numpy())plt.title(print_res)for i in range(len(predict)):print("class: {:10}   prob: {:.3}".format(class_indict[str(i)],predict[i].numpy()))plt.show()if __name__ == '__main__':main()

我去,预测这么准的吗?
1.jpg 蒲公英
在这里插入图片描述
2.jpg 郁金香
在这里插入图片描述

这篇关于霹雳吧啦Wz《pytorch图像分类》-p4GoogLeNet网络的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/563922

相关文章

基于WinForm+Halcon实现图像缩放与交互功能

《基于WinForm+Halcon实现图像缩放与交互功能》本文主要讲述在WinForm中结合Halcon实现图像缩放、平移及实时显示灰度值等交互功能,包括初始化窗口的不同方式,以及通过特定事件添加相应... 目录前言初始化窗口添加图像缩放功能添加图像平移功能添加实时显示灰度值功能示例代码总结最后前言本文将

PyTorch使用教程之Tensor包详解

《PyTorch使用教程之Tensor包详解》这篇文章介绍了PyTorch中的张量(Tensor)数据结构,包括张量的数据类型、初始化、常用操作、属性等,张量是PyTorch框架中的核心数据结构,支持... 目录1、张量Tensor2、数据类型3、初始化(构造张量)4、常用操作5、常用属性5.1 存储(st

SSID究竟是什么? WiFi网络名称及工作方式解析

《SSID究竟是什么?WiFi网络名称及工作方式解析》SID可以看作是无线网络的名称,类似于有线网络中的网络名称或者路由器的名称,在无线网络中,设备通过SSID来识别和连接到特定的无线网络... 当提到 Wi-Fi 网络时,就避不开「SSID」这个术语。简单来说,SSID 就是 Wi-Fi 网络的名称。比如

Java实现任务管理器性能网络监控数据的方法详解

《Java实现任务管理器性能网络监控数据的方法详解》在现代操作系统中,任务管理器是一个非常重要的工具,用于监控和管理计算机的运行状态,包括CPU使用率、内存占用等,对于开发者和系统管理员来说,了解这些... 目录引言一、背景知识二、准备工作1. Maven依赖2. Gradle依赖三、代码实现四、代码详解五

基于人工智能的图像分类系统

目录 引言项目背景环境准备 硬件要求软件安装与配置系统设计 系统架构关键技术代码示例 数据预处理模型训练模型预测应用场景结论 1. 引言 图像分类是计算机视觉中的一个重要任务,目标是自动识别图像中的对象类别。通过卷积神经网络(CNN)等深度学习技术,我们可以构建高效的图像分类系统,广泛应用于自动驾驶、医疗影像诊断、监控分析等领域。本文将介绍如何构建一个基于人工智能的图像分类系统,包括环境

认识、理解、分类——acm之搜索

普通搜索方法有两种:1、广度优先搜索;2、深度优先搜索; 更多搜索方法: 3、双向广度优先搜索; 4、启发式搜索(包括A*算法等); 搜索通常会用到的知识点:状态压缩(位压缩,利用hash思想压缩)。

Linux 网络编程 --- 应用层

一、自定义协议和序列化反序列化 代码: 序列化反序列化实现网络版本计算器 二、HTTP协议 1、谈两个简单的预备知识 https://www.baidu.com/ --- 域名 --- 域名解析 --- IP地址 http的端口号为80端口,https的端口号为443 url为统一资源定位符。CSDNhttps://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor

ASIO网络调试助手之一:简介

多年前,写过几篇《Boost.Asio C++网络编程》的学习文章,一直没机会实践。最近项目中用到了Asio,于是抽空写了个网络调试助手。 开发环境: Win10 Qt5.12.6 + Asio(standalone) + spdlog 支持协议: UDP + TCP Client + TCP Server 独立的Asio(http://www.think-async.com)只包含了头文件,不依

poj 3181 网络流,建图。

题意: 农夫约翰为他的牛准备了F种食物和D种饮料。 每头牛都有各自喜欢的食物和饮料,而每种食物和饮料都只能分配给一头牛。 问最多能有多少头牛可以同时得到喜欢的食物和饮料。 解析: 由于要同时得到喜欢的食物和饮料,所以网络流建图的时候要把牛拆点了。 如下建图: s -> 食物 -> 牛1 -> 牛2 -> 饮料 -> t 所以分配一下点: s  =  0, 牛1= 1~

poj 3068 有流量限制的最小费用网络流

题意: m条有向边连接了n个仓库,每条边都有一定费用。 将两种危险品从0运到n-1,除了起点和终点外,危险品不能放在一起,也不能走相同的路径。 求最小的费用是多少。 解析: 抽象出一个源点s一个汇点t,源点与0相连,费用为0,容量为2。 汇点与n - 1相连,费用为0,容量为2。 每条边之间也相连,费用为每条边的费用,容量为1。 建图完毕之后,求一条流量为2的最小费用流就行了