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图像分类——ResNet

发布人:shili8 发布时间:2024-11-08 23:00 阅读次数:0

**图像分类——ResNet**

图像分类是一种常见的计算机视觉任务,涉及将输入图像分配到预先定义的类别中。ResNet(残差网络)是近年来在图像分类领域取得了突破性的模型之一,它通过引入残差连接和批量归一化等创新技术,显著提高了模型的准确率。

**1. ResNet的基本结构**

ResNet的基本结构包括多个卷积块(ConvBlock),每个卷积块包含一个卷积层、一个批量归一化层和一个激活函数。这些卷积块通过残差连接相连,形成了网络的主干。

import torchimport torch.nn as nnclass ConvBlock(nn.Module):
 def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=3):
 super(ConvBlock, self).__init__()
 self.conv = nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size)
 self.bn = nn.BatchNorm2d(out_channels)
 self.relu = nn.ReLU()

 def forward(self, x):
 x = self.conv(x)
 x = self.bn(x)
 x = self.relu(x)
 return x


**2. 残差连接**

ResNet的关键创新是引入了残差连接,这使得网络能够直接学习输入和输出之间的关系,而不是仅仅学习输入到输出之间的差值。通过使用残差连接,网络可以更容易地学习到复杂的特征。

class ResBlock(nn.Module):
 def __init__(self, in_channels, out_channels, kernel_size=3):
 super(ResBlock, self).__init__()
 self.conv1 = ConvBlock(in_channels, out_channels, kernel_size)
 self.conv2 = ConvBlock(out_channels, out_channels, kernel_size)

 def forward(self, x):
 residual = x x = self.conv1(x)
 x = self.conv2(x)
 x += residual # 残差连接 return x


**3. 批量归一化**

ResNet还引入了批量归一化(Batch Normalization)技术,这可以帮助加速训练过程并提高模型的稳定性。通过在每个卷积块之后添加一个批量归一化层,网络可以更好地学习到输入数据的分布。

class ResNet(nn.Module):
 def __init__(self, num_classes=10):
 super(ResNet, self).__init__()
 self.conv1 = ConvBlock(3,64)
 self.resblock1 = ResBlock(64,128)
 self.resblock2 = ResBlock(128,256)
 self.fc = nn.Linear(256, num_classes)

 def forward(self, x):
 x = self.conv1(x)
 x = self.resblock1(x)
 x = self.resblock2(x)
 x = torch.mean(x, dim=(2,3)) # Global Average Pooling x = self.fc(x)
 return x


**4. 训练和测试**

通过使用上述代码,我们可以训练一个ResNet模型来进行图像分类。我们需要准备好一个数据集,例如CIFAR-10或ImageNet,然后使用PyTorch的`DataLoader`类加载数据。

# 加载数据train_dataset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True)
test_dataset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=False)

# 定义数据加载器train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True)
test_loader = torch.utils.data.DataLoader(test_dataset, batch_size=32, shuffle=False)

# 训练模型model = ResNet()
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)

for epoch in range(10):
 for x, y in train_loader:
 optimizer.zero_grad()
 output = model(x)
 loss = criterion(output, y)
 loss.backward()
 optimizer.step()

# 测试模型model.eval()
test_loss =0correct =0with torch.no_grad():
 for x, y in test_loader:
 output = model(x)
 test_loss += criterion(output, y).item()
 _, predicted = torch.max(output,1)
 correct += (predicted == y).sum().item()

accuracy = correct / len(test_dataset)
print('Test Loss: {:.4f}, Accuracy: {:.2f}%'.format(test_loss / len(test_loader), accuracy))


通过上述代码,我们可以训练一个ResNet模型来进行图像分类,并评估其准确率。

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