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    pytorch实现手写数字图片识别

    本文实例为大家分享了pytorch实现手写数字图片识别的具体代码,供大家参考,具体内容如下

    数据集:MNIST数据集,代码中会自动下载,不用自己手动下载。数据集很小,不需要GPU设备,可以很好的体会到pytorch的魅力。
    模型+训练+预测程序:

    import torch
    from torch import nn
    from torch.nn import functional as F
    from torch import optim
    import torchvision
    from matplotlib import pyplot as plt
    from utils import plot_image, plot_curve, one_hot
    
    # step1  load dataset
    batch_size = 512
    train_loader = torch.utils.data.DataLoader(
        torchvision.datasets.MNIST('mnist_data', train=True, download=True,
                                   transform=torchvision.transforms.Compose([
                                       torchvision.transforms.ToTensor(),
                                       torchvision.transforms.Normalize(
                                           (0.1307,), (0.3081,)
                                       )
                                   ])),
        batch_size=batch_size, shuffle=True)
    test_loader = torch.utils.data.DataLoader(
        torchvision.datasets.MNIST('mnist_data/', train=False, download=True,
                                   transform=torchvision.transforms.Compose([
                                       torchvision.transforms.ToTensor(),
                                       torchvision.transforms.Normalize(
                                           (0.1307,), (0.3081,)
                                       )
                                   ])),
        batch_size=batch_size, shuffle=False)
    x , y = next(iter(train_loader))
    print(x.shape, y.shape, x.min(), x.max())
    plot_image(x, y, "image_sample")
    
    class Net(nn.Module):
        def __init__(self):
            super(Net, self).__init__()
    
            self.fc1 = nn.Linear(28*28, 256)
            self.fc2 = nn.Linear(256, 64)
            self.fc3 = nn.Linear(64, 10)
        def forward(self, x):
            # x: [b, 1, 28, 28]
            # h1 = relu(xw1 + b1)
            x = F.relu(self.fc1(x))
            # h2 = relu(h1w2 + b2)
            x = F.relu(self.fc2(x))
            # h3 = h2w3 + b3
            x = self.fc3(x)
    
            return x
    net = Net()
    optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.01, momentum=0.9)
    
    train_loss = []
    for epoch in range(3):
        for batch_idx, (x, y) in enumerate(train_loader):
            #加载进来的图片是一个四维的tensor,x: [b, 1, 28, 28], y:[512]
            #但是我们网络的输入要是一个一维向量(也就是二维tensor),所以要进行展平操作
            x = x.view(x.size(0), 28*28)
            #  [b, 10]
            out = net(x)
            y_onehot = one_hot(y)
            # loss = mse(out, y_onehot)
            loss = F.mse_loss(out, y_onehot)
    
            optimizer.zero_grad()
            loss.backward()
            # w' = w - lr*grad
            optimizer.step()
    
            train_loss.append(loss.item())
    
            if batch_idx % 10 == 0:
                print(epoch, batch_idx, loss.item())
    
    plot_curve(train_loss)
        # we get optimal [w1, b1, w2, b2, w3, b3]
    
    
    total_correct = 0
    for x,y in test_loader:
        x = x.view(x.size(0), 28*28)
        out = net(x)
        # out: [b, 10]
        pred = out.argmax(dim=1)
        correct = pred.eq(y).sum().float().item()
        total_correct += correct
    total_num = len(test_loader.dataset)
    acc = total_correct/total_num
    print("acc:", acc)
    
    x, y = next(iter(test_loader))
    out = net(x.view(x.size(0), 28*28))
    pred = out.argmax(dim=1)
    plot_image(x, pred, "test")

    主程序中调用的函数(注意命名为utils):

    import  torch
    from    matplotlib import pyplot as plt
    
    
    def plot_curve(data):
        fig = plt.figure()
        plt.plot(range(len(data)), data, color='blue')
        plt.legend(['value'], loc='upper right')
        plt.xlabel('step')
        plt.ylabel('value')
        plt.show()
    
    
    def plot_image(img, label, name):
    
        fig = plt.figure()
        for i in range(6):
            plt.subplot(2, 3, i + 1)
            plt.tight_layout()
            plt.imshow(img[i][0]*0.3081+0.1307, cmap='gray', interpolation='none')
            plt.title("{}: {}".format(name, label[i].item()))
            plt.xticks([])
            plt.yticks([])
        plt.show()
    
    
    def one_hot(label, depth=10):
        out = torch.zeros(label.size(0), depth)
        idx = torch.LongTensor(label).view(-1, 1)
        out.scatter_(dim=1, index=idx, value=1)
        return out

    打印出损失下降的曲线图:

    训练3个epoch之后,在测试集上的精度就可以89%左右,可见模型的准确度还是很不错的。
    输出六张测试集的图片以及预测结果:

    六张图片的预测全部正确。

    以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

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