一维卷积网络与BatchNorm1d、MaxPool1d联合使用

该文章介绍了一个使用PyTorch实现的一维卷积神经网络模型,模型包含两层Conv1d,每层后面跟着BatchNorm1d用于规范化和ReLU激活函数,接着是MaxPool1d进行最大池化。最后通过全连接层fc进行分类。输入尺寸为(16,1,425),输出维度为6。
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一维卷积网络与BatchNorm1d、MaxPool1d联合使用

class CNN1d(nn.Module):
 
  def __init__(self):
    super(CNN1d,self).__init__()
    self.layer1 = nn.Sequential(
          nn.Conv1d(1,100,2),
          nn.BatchNorm1d(100),
          nn.ReLU(),
          nn.MaxPool1d(3, 2))
    self.layer2 = nn.Sequential(
          nn.Conv1d(100,50,2),
          nn.BatchNorm1d(50),
          nn.ReLU(),
          nn.MaxPool1d(3, 2))
    self.fc = nn.Linear(300,6)
  def forward(self,x):
    #input.shape:(16,1,425)
    out = self.layer1(x)
    out = out.view(out.size(0),-1)
    out = self.fc(out)
    return out

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PyTorch 是一个开源的 Python 机器学习库,基于 Torch 库,底层由 C++ 实现,应用于人工智能领域,如计算机视觉和自然语言处理

一维卷积神经网络1D - CNN)在拉曼领域有诸多重要应用: ### 拉曼光谱定量分析 拉曼光谱可用于对物质进行定量检测。1D - CNN 能够自动从拉曼光谱数据中提取特征,构建定量分析模型。传统的定量分析方法往往依赖于复杂的光谱预处理和特征提取步骤,而 1D - CNN 可以直接处理原始光谱数据,减少了人为因素的干扰,提高了定量分析的准确性和效率。例如在药物成分定量检测中,通过 1D - CNN 可以准确地分析出药物中各成分的含量。 ### 拉曼光谱定性识别 在拉曼光谱的定性分析中,1D - CNN 可以用于识别不同的物质。拉曼光谱具有“指纹”特性,不同物质的拉曼光谱不同。1D - CNN 能够学习这些光谱特征,对未知物质进行准确分类。比如在宝石鉴定中,通过对宝石拉曼光谱的分析,1D - CNN 可以区分不同种类的宝石,判断宝石的真伪和品质。 ### 拉曼光谱数据降噪 拉曼光谱在采集过程中容易受到噪声的干扰,影响后续的分析。1D - CNN 可以用于拉曼光谱数据的降噪处理。通过训练 1D - CNN 模型,使其学习到噪声的特征,然后对含噪光谱进行处理,去除噪声,提高光谱的质量。 ### 拉曼成像数据分析 拉曼成像可以提供样品的化学组成和分布信息。1D - CNN 可以用于分析拉曼成像数据,提取图像中的化学信息,实现对样品的化学成像分析。例如在生物医学领域,通过拉曼成像和 1D - CNN 分析,可以了解细胞内化学成分的分布和变化。 ```python # 以下是一个简单的 1D - CNN 模型示例用于拉曼光谱分类 import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers, models # 假设输入光谱长度为 1000 input_shape = (1000, 1) model = models.Sequential() model.add(layers.Conv1D(32, 3, activation='relu', input_shape=input_shape)) model.add(layers.MaxPooling1D(2)) model.add(layers.Conv1D(64, 3, activation='relu')) model.add(layers.MaxPooling1D(2)) model.add(layers.Flatten()) model.add(layers.Dense(64, activation='relu')) model.add(layers.Dense(10, activation='softmax')) # 假设分 10 类 model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) ```
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