VGG-pytorch实现

本文详细介绍了VGG网络的结构特点及PyTorch实现,并使用FashionMNIST数据集进行训练测试,最后达到86.77%的精度。VGG网络通过采用连续的小卷积核来提升网络深度,从而提高特征学习能力。

VGG

1.网络结构

img

如图可见,VGG网络的构造很简单,通过不断地卷积,池化,扩大通道数,降低宽高,最终平展为一维数据再进行softmax分类。相较于AlexNet而言,VGG最大的特征就是降低了卷积核尺寸,增加了卷积核的深度层数,拥有更多的非线性变换,增加了CNN对特征的学习能力。

2.pytorch网络设计

这里采用的数据集为FashionMNIST数据集,慢慢地往后的文章也会引入更多的数据集使用,Fashion MNIST包含了10种类别70000个不同时尚穿戴品的图像,整体数据结构上跟MNIST完全一致。每张图像的尺寸同样是28*28,但下载下来的数据通道数为1。

#定义块
def vgg_block(num_convs, in_channels, num_channels):
    layers = []
    for i in range(num_convs):
        layers += [nn.Conv2d(in_channels=in_channels, out_channels=num_channels, kernel_size=3, padding=1)]
        in_channels = num_channels
    layers += [nn.ReLU()]
    layers += [nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2)]
    return nn.Sequential(*layers)


# 网络定义
class VGG(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(VGG, self).__init__()
        # 这里适配输入为3x224x224的图片
        self.conv_arch = ((1, 3, 64), (1, 
VGG-16是一种卷积神经网络模型,已被证明是一种有效的图像识别和分类工具。VGG-16主要由卷积层和全连接层组成,整个网络被分成13个卷积层和3个全连接层。这些层是根据其宽度和深度来命名的。在PyTorch实现VGG-16,我们可以使用torchvision中提供的预训练模型。以下是一些实现中的注释: ``` import torch.nn as nn import torchvision.models as models # 使用VGG-16预训练模型 vgg16 = models.vgg16(pretrained=True) # 原始VGG-16模型已经训练好了,我们需要冻结其权重, # 这样它的权重在训练新任务时就不会被更新了 for param in vgg16.parameters(): param.requires_grad = False # 替换最后一层的全连接层 num_features = vgg16.classifier[6].in_features features = list(vgg16.classifier.children())[:-1] # 去掉最后一个全连接层 features.extend([nn.Linear(num_features, 10)]) # 添加一个新的全连接层,输出10个类别 vgg16.classifier = nn.Sequential(*features) # 在PyTorch中定义反向传播优化器和损失函数 criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = torch.optim.SGD(vgg16.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9) # 训练模型 for epoch in range(10): # 训练10个epoch for i, (inputs, labels) in enumerate(trainloader, 0): # 输入数据 inputs, labels = inputs.to(device), labels.to(device) # 前向传播 outputs = vgg16(inputs) loss = criterion(outputs, labels) # 反向传播和优化 optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() # 每1000批输出一次状态 if i % 1000 == 999: print('[%d, %5d] loss: %.3f' % (epoch + 1, i + 1, loss.item() / 1000.0)) running_loss = 0.0 ``` 注释中解释了如何在PyTorch实现VGG-16模型、如何替换最后一层的全连接层、如何定义反向传播优化器和损失函数,以及如何进行训练。其中,loss.backward()用于计算梯度,optimizer.step()用于更新权重。通过这些操作,我们可以训练一个新的神经网络模型,用于分类具有10个类别的图像。
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