Python CNN卷积神经网络实战教程深入讲解_python

import torch
import torch.nn as nn
from torch.autograd import Variable
import torch.utils.data as Data
import torchvision
import matplotlib.pyplot as plt

#Hyper prameters
EPOCH = 2
BATCH_SIZE = 50
LR = 0.001
DOWNLOAD_MNIST = True
train_data = torchvision.datasets.MNIST(
root ='./mnist',
train = True,
download = DOWNLOAD_MNIST
)

print(train_data.data.size())
print(train_data.targets.size())
print(train_data.data[0])

# 画一个图片显示出来
plt.imshow(train_data.data[0].numpy(),cmap='gray')
plt.title('%i'%train_data.targets[0])
plt.show()

#训练和测试数据准备
train_loader=Data.DataLoader(dataset=train_data, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=True)
test_data=torchvision.datasets.MNIST(
root='./mnist',
train=False,
)
#这里只取前3千个数据吧，差不多已经够用了，然后将其归一化。
with torch.no_grad():
test_x=Variable(torch.unsqueeze(test_data.data, dim=1)).type(torch.FloatTensor)[:3000]/255
test_y=test_data.targets[:3000]

'''开始建立CNN网络'''
class CNN(nn.Module):
def __init__(self):
super(CNN,self).__init__()
'''
一般来说，卷积网络包括以下内容：
1.卷积层
2.神经网络
3.池化层
'''
self.conv1=nn.Sequential(
nn.Conv2d( #--> (1,28,28)
in_channels=1, #传入的图片是几层的，灰色为1层，RGB为三层
out_channels=16, #输出的图片是几层
kernel_size=5, #代表扫描的区域点为5*5
stride=1, #就是每隔多少步跳一下
padding=2, #边框补全，其计算公式=（kernel_size-1）/2=(5-1)/2=2
), # 2d代表二维卷积 --> (16,28,28)
nn.ReLU(), #非线性激活层
nn.MaxPool2d(kernel_size=2), #设定这里的扫描区域为2*2，且取出该2*2中的最大值 --> (16,14,14)
)
self.conv2=nn.Sequential(
nn.Conv2d( # --> (16,14,14)
in_channels=16, #这里的输入是上层的输出为16层
out_channels=32, #在这里我们需要将其输出为32层
kernel_size=5, #代表扫描的区域点为5*5
stride=1, #就是每隔多少步跳一下
padding=2, #边框补全，其计算公式=（kernel_size-1）/2=(5-1)/2=
), # --> (32,14,14)
nn.ReLU(),
nn.MaxPool2d(kernel_size=2), #设定这里的扫描区域为2*2，且取出该2*2中的最大值 --> (32,7,7)，这里是三维数据
)
self.out=nn.Linear(32*7*7,10) #注意一下这里的数据是二维的数据
def forward(self,x):
x=self.conv1(x)
x=self.conv2(x) #（batch,32,7,7）
#然后接下来进行一下扩展展平的操作，将三维数据转为二维的数据
x=x.view(x.size(0),-1) #(batch ,32 * 7 * 7)
output=self.out(x)
return output

cnn=CNN()
print(cnn)

# 添加优化方法
optimizer=torch.optim.Adam(cnn.parameters(),lr=LR)
# 指定损失函数使用交叉信息熵
loss_fn=nn.CrossEntropyLoss()
'''
开始训练我们的模型哦
'''
step=0
for epoch in range(EPOCH):
#加载训练数据
for step,data in enumerate(train_loader):
x,y=data
#分别得到训练数据的x和y的取值
b_x=Variable(x)
b_y=Variable(y)
output=cnn(b_x) #调用模型预测
loss=loss_fn(output,b_y)#计算损失值
optimizer.zero_grad() #每一次循环之前，将梯度清零
loss.backward() #反向传播
optimizer.step() #梯度下降
#每执行50次，输出一下当前epoch、loss、accuracy
if (step%50==0):
#计算一下模型预测正确率
test_output=cnn(test_x)
y_pred=torch.max(test_output,1)[1].data.squeeze()
accuracy=sum(y_pred==test_y).item()/test_y.size(0)
print('now epoch : ', epoch, ' | loss : %.4f ' % loss.item(), ' | accuracy : ' , accuracy)
'''
打印十个测试集的结果
'''
test_output=cnn(test_x[:10])
y_pred=torch.max(test_output,1)[1].data.squeeze() #选取最大可能的数值所在的位置
print(y_pred.tolist(),'predecton Result')
print(test_y[:10].tolist(),'Real Result')