昇思25天学习打卡营第7天|ResNet50迁移学习

ResNet50迁移学习

在实际应用场景中，由于训练数据集不足，所以很少有人会从头开始训练整个网络。普遍的做法是，在一个非常大的基础数据集上训练得到一个预训练模型，然后使用该模型来初始化网络的权重参数或作为固定特征提取器应用于特定的任务中。本章将使用迁移学习的方法对ImageNet数据集中的狼和狗图像进行分类。

迁移学习详细内容见Stanford University CS231n。

数据准备

下载数据集

下载案例所用到的狗与狼分类数据集，数据集中的图像来自于ImageNet，每个分类有大约120张训练图像与30张验证图像。使用download接口下载数据集，并将下载后的数据集自动解压到当前目录下。

加载数据集

狼狗数据集提取自ImageNet分类数据集，使用mindspore.dataset.ImageFolderDataset接口来加载数据集，并进行相关图像增强操作。

首先执行过程定义一些输入：

batch_size = 18                             # 批量大小
image_size = 224                            # 训练图像空间大小
num_epochs = 5                             # 训练周期数
lr = 0.001                                  # 学习率
momentum = 0.9                              # 动量
workers = 4                                 # 并行线程个数

import mindspore as ms
import mindspore.dataset as ds
import mindspore.dataset.vision as vision

# 数据集目录路径
data_path_train = "./datasets-Canidae/data/Canidae/train/"
data_path_val = "./datasets-Canidae/data/Canidae/val/"

# 创建训练数据集

def create_dataset_canidae(dataset_path, usage):
    """数据加载"""
    data_set = ds.ImageFolderDataset(dataset_path,
                                     num_parallel_workers=workers,
                                     shuffle=True,)

    # 数据增强操作
    mean = [0.485 * 255, 0.456 * 255, 0.406 * 255]
    std = [0.229 * 255, 0.224 * 255, 0.225 * 255]
    scale = 32

    if usage == "train":
        # Define map operations for training dataset
        trans = [
            vision.RandomCropDecodeResize(size=image_size, scale=(0.08, 1.0), ratio=(0.75, 1.333)),
            vision.RandomHorizontalFlip(prob=0.5),
            vision.Normalize(mean=mean, std=std),
            vision.HWC2CHW()
        ]
    else:
        # Define map operations for inference dataset
        trans = [
            vision.Decode(),
            vision.Resize(image_size + scale),
            vision.CenterCrop(image_size),
            vision.Normalize(mean=mean, std=std),
            vision.HWC2CHW()
        ]


    # 数据映射操作
    data_set = data_set.map(
        operations=trans,
        input_columns='image',
        num_parallel_workers=workers)


    # 批量操作
    data_set = data_set.batch(batch_size)

    return data_set


dataset_train = create_dataset_canidae(data_path_train, "train")
step_size_train = dataset_train.get_dataset_size()

dataset_val = create_dataset_canidae(data_path_val, "val")
step_size_val = dataset_val.get_dataset_size()

数据集可视化

从mindspore.dataset.ImageFolderDataset接口中加载的训练数据集返回值为字典，用户可通过 create_dict_iterator 接口创建数据迭代器，使用 next 迭代访问数据集。本章中 batch_size 设为18，所以使用 next 一次可获取18个图像及标签数据。

训练模型

本章使用ResNet50模型进行训练。搭建好模型框架后，通过将pretrained参数设置为True来下载ResNet50的预训练模型并将权重参数加载到网络中。

构建Resnet50网络

from typing import Type, Union, List, Optional
from mindspore import nn, train
from mindspore.common.initializer import Normal


weight_init = Normal(mean=0, sigma=0.02)
gamma_init = Normal(mean=1, sigma=0.02)

class ResidualBlockBase(nn.Cell):
    expansion: int = 1  # 最后一个卷积核数量与第一个卷积核数量相等

    def __init__(self, in_channel: int, out_channel: int,
                 stride: int = 1, norm: Optional[nn.Cell] = None,
                 down_sample: Optional[nn.Cell] = None) -></