• pytorch神经网络搭建-手写字符识别


      1 import torch
      2 import torchvision
      3 import torch.nn as nn
      4 import torch.utils.data as Data
      5 import matplotlib.pyplot as plt
      6 from torch.autograd import Variable
      7  
      8 # 超参数定义
      9 EPOCH = 5  #定义太大的话CPU计算时间会太长 train the training data n times
     10 LR = 0.01
     11 BATCH_SIZE = 50
     12 
     13 DOWNLOAD_MNIST = True  #没下载好的时候是True 下载好了改成 False
     14  
     15 # 下载MNIST数据集
     16 train_data = torchvision.datasets.MNIST(
     17     root = './mnist/',
     18     # 是否是训练数据
     19     train = True,
     20     # 数据变换(0, 255) -> (0, 1) 把下载的数据改成TENSOR
     21     transform = torchvision.transforms.ToTensor(),
     22     # 是否下载MNIST数据
     23     download = DOWNLOAD_MNIST
     24 )
     25  
     26 test_data = torchvision.datasets.MNIST(
     27     root = './mnist/',
     28     # 是否是训练数据
     29     train = False,
     30     # 数据变换(0, 255) -> (0, 1)
     31     transform = torchvision.transforms.ToTensor(),
     32     # 是否下载MNIST数据
     33     download = DOWNLOAD_MNIST
     34 )
     35 # 查看图像
     36 plt.imshow(train_data.train_data[0].numpy(), cmap = 'gray')
     37 plt.title('%i' % train_data.train_labels[0])
     38 plt.show()
     39 
     40 plt.imshow(test_data.test_data[0].numpy(), cmap = 'gray')
     41 plt.title('%i' % test_data.test_labels[0])
     42 plt.show()
     43 # 数据加载
     44 train_loader = Data.DataLoader(dataset = train_data, batch_size = BATCH_SIZE, shuffle = True, num_workers = 2)
     45 #test_x = Variable(torch.unsqueeze(test_data.test_data,dim=1),volatile=True).type(torch.FloatTensor)[:2000]/255.
     46 #test_y = test_data.test_lable[:2000] #测试只取了前两千个 为了节省时间 这里和莫烦视频里的不一样
     47 test_loader = Data.DataLoader(dataset = test_data, batch_size = BATCH_SIZE, shuffle = False, num_workers = 1)
     48  
     49 
     50  
     51 print(train_data.__len__)
     52 print(test_data.__len__)
     53 print(train_loader.__len__)
     54 print(test_loader.__len__)
     55  
     56  
     57 # 定义卷积神经网络 (重点)
     58 class CNN(nn.Module):
     59     def __init__(self):
     60         super(CNN, self).__init__()
     61         self.conv1 = nn.Sequential(      #卷积层
     62             nn.Conv2d(      #(1,28,28)     #卷积层相当于一个三维过滤器(有高度)(高度用来提取的特征属性)
     63                 in_channels = 1,             #图片有多少个层 黑白图:1层  彩图:RGB 3层
     64                 out_channels = 16,           #16个过滤器 同时提取16个特征
     65                 kernel_size = 5,             #过滤器的大小 5*5
     66                 stride = 1,                  #每隔一步跳一下
     67                 padding = 2                  #扫到边缘过滤器超出范围时,多加一圈为0的信息
     68                                              #padding 的值的计算  if stride=1,padding=(kernel_size-1)/2=(5-1)/2=2
     69             ),#-->(16,28,28)
     70             nn.ReLU(),  #-->(16,28,28)   #神经网络
     71             nn.MaxPool2d(kernel_size = 2)#池化层
     72                #-->(16,14,14)               #使用了一个2*2的过滤器,选择2*2区域中的最大值,相当于把原始图片裁剪了一下,
     73                                             #换成长宽变小,高度不变
     74         )
     75         # conv1输出为(16, 14, 14)
     76         self.conv2 = nn.Sequential(  
     77             nn.Conv2d(16, 32, 5, 1, 2), #-->(32,14,14)
     78             nn.ReLU(),                  #-->(32,14,14)
     79             nn.MaxPool2d(2)             #-->(32,7,7)
     80             #Pooling 有两种MaxPool2d,AvgPool2d(平均值) 一般选MAX的
     81         )
     82         # conv2输出为(32, 7, 7)
     83         self.output = nn.Linear(32 * 7 * 7, 10) 
     84  
     85     def forward(self, x):
     86         x = self.conv1(x)
     87         x = self.conv2(x)   #(batch,32,7,7)  考虑了batch
     88         x = x.view(x.size(0), -1)   #(batch,32*7*7)
     89         prediction = self.output(x)  #这样就有了上面的参数值
     90         return prediction
     91  
     92 cnn = CNN()
     93 print (cnn)
     94 # 定义优化器
     95 optimizer = torch.optim.Adam(cnn.parameters(), lr = LR, betas= (0.9, 0.999))
     96  
     97 # 定义损失函数
     98 loss_func = nn.CrossEntropyLoss()
     99  
    100 # 训练
    101 for epoch in range(EPOCH):
    102     for step, (x, y) in enumerate(train_loader):
    103        
    104         # print('Epoch: ', epoch, 'Step: ', step) 
    105         x_var = Variable(x)
    106         y_var = Variable(y)
    107         
    108         prediction = cnn(x_var)
    109         loss = loss_func(prediction, y_var)
    110        # print(loss)
    111 
    112         optimizer.zero_grad() # 清空上一步的残余更新参数值
    113         loss.backward()     # 误差反向传播, 计算参数更新值
    114         optimizer.step()    # 将参数更新值施加到 net 的 parameters 上
    115  
    116         if step % 50 == 0:    
    117             correct = 0.0
    118             for step_test, (test_x, test_y) in enumerate(test_loader):
    119                 # print(step_test)
    120 
    121                 test_x = Variable(test_x)
    122                 test_output = cnn(test_x)
    123 
    124                 pred_y = torch.max(test_output, 1)[1].data.squeeze()
    125                 correct += sum(pred_y == test_y)
    126 
    127             accuracy = correct / test_data.test_data.size(0)
    128             print ('epoch: ', epoch, '| train loss: %.4f' % loss.data, '| accuracy: ', accuracy)
    129 
    130          
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