pytorch三层全连接层实现手写字母识别方式
先用最简单的三层全连接神经网络,然后添加激活层查看实验结果,最后加上批标准化验证是否有效
首先根据已有的模板定义网络结构SimpleNet,命名为net.py
import torch from torch.autograd import Variable import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from torch import nn,optim from torch.utils.data import DataLoader from torchvision import datasets,transforms #定义三层全连接神经网络 class simpleNet(nn.Module): def __init__(self,in_dim,n_hidden_1,n_hidden_2,out_dim):#输入维度,第一层的神经元个数、第二层的神经元个数,以及第三层的神经元个数 super(simpleNet,self).__init__() self.layer1=nn.Linear(in_dim,n_hidden_1) self.layer2=nn.Linear(n_hidden_1,n_hidden_2) self.layer3=nn.Linear(n_hidden_2,out_dim) def forward(self,x): x=self.layer1(x) x=self.layer2(x) x=self.layer3(x) return x #添加激活函数 class Activation_Net(nn.Module): def __init__(self,in_dim,n_hidden_1,n_hidden_2,out_dim): super(NeutalNetwork,self).__init__() self.layer1=nn.Sequential(#Sequential组合结构 nn.Linear(in_dim,n_hidden_1),nn.ReLU(True)) self.layer2=nn.Sequential( nn.Linear(n_hidden_1,n_hidden_2),nn.ReLU(True)) self.layer3=nn.Sequential( nn.Linear(n_hidden_2,out_dim)) def forward(self,x): x=self.layer1(x) x=self.layer2(x) x=self.layer3(x) return x #添加批标准化处理模块,皮标准化放在全连接的后面,非线性的前面 class Batch_Net(nn.Module): def _init__(self,in_dim,n_hidden_1,n_hidden_2,out_dim): super(Batch_net,self).__init__() self.layer1=nn.Sequential(nn.Linear(in_dim,n_hidden_1),nn.BatchNormld(n_hidden_1),nn.ReLU(True)) self.layer2=nn.Sequential(nn.Linear(n_hidden_1,n_hidden_2),nn.BatchNormld(n_hidden_2),nn.ReLU(True)) self.layer3=nn.Sequential(nn.Linear(n_hidden_2,out_dim)) def forword(self,x): x=self.layer1(x) x=self.layer2(x) x=self.layer3(x) return x
训练网络,
import torch from torch.autograd import Variable import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt %matplotlib inline from torch import nn,optim from torch.utils.data import DataLoader from torchvision import datasets,transforms #定义一些超参数 import net batch_size=64 learning_rate=1e-2 num_epoches=20 #预处理 data_tf=transforms.Compose( [transforms.ToTensor(),transforms.Normalize([0.5],[0.5])])#将图像转化成tensor,然后继续标准化,就是减均值,除以方差 #读取数据集 train_dataset=datasets.MNIST(root='./data',train=True,transform=data_tf,download=True) test_dataset=datasets.MNIST(root='./data',train=False,transform=data_tf) #使用内置的函数导入数据集 train_loader=DataLoader(train_dataset,batch_size=batch_size,shuffle=True) test_loader=DataLoader(test_dataset,batch_size=batch_size,shuffle=False) #导入网络,定义损失函数和优化方法 model=net.simpleNet(28*28,300,100,10) if torch.cuda.is_available():#是否使用cuda加速 model=model.cuda() criterion=nn.CrossEntropyLoss() optimizer=optim.SGD(model.parameters(),lr=learning_rate) import net n_epochs=5 for epoch in range(n_epochs): running_loss=0.0 running_correct=0 print("epoch {}/{}".format(epoch,n_epochs)) print("-"*10) for data in train_loader: img,label=data img=img.view(img.size(0),-1) if torch.cuda.is_available(): img=img.cuda() label=label.cuda() else: img=Variable(img) label=Variable(label) out=model(img)#得到前向传播的结果 loss=criterion(out,label)#得到损失函数 print_loss=loss.data.item() optimizer.zero_grad()#归0梯度 loss.backward()#反向传播 optimizer.step()#优化 running_loss+=loss.item() epoch+=1 if epoch%50==0: print('epoch:{},loss:{:.4f}'.format(epoch,loss.data.item()))
训练的结果截图如下:
测试网络
#测试网络 model.eval()#将模型变成测试模式 eval_loss=0 eval_acc=0 for data in test_loader: img,label=data img=img.view(img.size(0),-1)#测试集不需要反向传播,所以可以在前项传播的时候释放内存,节约内存空间 if torch.cuda.is_available(): img=Variable(img,volatile=True).cuda() label=Variable(label,volatile=True).cuda() else: img=Variable(img,volatile=True) label=Variable(label,volatile=True) out=model(img) loss=criterion(out,label) eval_loss+=loss.item()*label.size(0) _,pred=torch.max(out,1) num_correct=(pred==label).sum() eval_acc+=num_correct.item() print('test loss:{:.6f},ac:{:.6f}'.format(eval_loss/(len(test_dataset)),eval_acc/(len(test_dataset))))
训练的时候,还可以加入一些dropout,正则化,修改隐藏层神经元的个数,增加隐藏层数,可以自己添加。
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