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怎么用Pytorch实现ResNet网络构建及模型训练

发布时间:2023-04-21 16:45:55 阅读:162 作者:iii 栏目:开发技术
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这篇“怎么用Pytorch实现ResNet网络构建及模型训练”文章的知识点大部分人都不太理解,所以小编给大家总结了以下内容,内容详细,步骤清晰,具有一定的借鉴价值,希望大家阅读完这篇文章能有所收获,下面我们一起来看看这篇“怎么用Pytorch实现ResNet网络构建及模型训练”文章吧。

构建网络

ResNet由一系列堆叠的残差块组成,其主要作用是通过无限制地增加网络深度,从而使其更加强大。在建立ResNet模型之前,让我们先定义4个层,每个层由多个残差块组成。这些层的目的是降低空间尺寸,同时增加通道数量。

以ResNet50为例,我们可以使用以下代码来定义ResNet网络:

class ResNet(nn.Module):
    def __init__(self, num_classes=1000):
        super().__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(364, kernel_size=7, stride=2, padding=3, bias=False)
        self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64)
        self.relu = nn.ReLU(inplace
(续)
即模型需要在输入层加入一些 normalization 和激活层。
```python
import torch.nn.init as init
class Flatten(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
    def forward(self, x):
        return x.view(x.size(0), -1)
class ResNet(nn.Module):
    def __init__(self, num_classes=1000):
        super().__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(364, kernel_size=7, stride=2, padding=3, bias=False)
        self.bn1 = nn.BatchNorm2d(64)
        self.relu = nn.ReLU(inplace=True)
        self.layer1 = nn.Sequential(
            ResidualBlock(64256, stride=1),
            *[ResidualBlock(256256) for _ in range(13)]
        )
        self.layer2 = nn.Sequential(
            ResidualBlock(256512, stride=2),
            *[ResidualBlock(512512) for _ in range(14)]
        )
        self.layer3 = nn.Sequential(
            ResidualBlock(5121024, stride=2),
            *[ResidualBlock(10241024) for _ in range(16)]
        )
        self.layer4 = nn.Sequential(
            ResidualBlock(10242048, stride=2),
            *[ResidualBlock(20482048) for _ in range(13)]
        )
        self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2d((11))
        self.flatten = Flatten()
        self.fc = nn.Linear(2048, num_classes)
        for m in self.modules():
            if isinstance(m, nn.Conv2d):
                init.kaiming_normal_(m.weight, mode="fan_out", nonlinearity="relu")
            elif isinstance(m, (nn.BatchNorm2d, nn.GroupNorm)):
                init.constant_(m.weight, 1)
                init.constant_(m.bias, 0)
    def forward(self, x):
        x = self.conv1(x)
        x = self.bn1(x)
        x = self.relu(x)
        x = self.layer1(x)
        x = self.layer2(x)
        x = self.layer3(x)
        x = self.layer4(x)
        x = self.avgpool(x)
        x = self.flatten(x)
        x = self.fc(x)
        return x

改进点如下:

  • 我们使用nn.Sequential组件,将多个残差块组合成一个功能块(layer)。这样可以方便地修改网络深度,并将其与其他层分离九更容易上手,例如迁移学习中重新训练顶部分类器时。

  • 我们在ResNet的输出层添加了标准化和激活函数。它们有助于提高模型的收敛速度并改善性能。

  • 对于nn.Conv2d和批标准化层等神经网络组件,我们使用了PyTorch中的内置初始化函数。它们会自动为我们设置好每层的参数。

  • 我们还添加了一个Flatten层,将4维输出展平为2维张量,以便通过接下来的全连接层进行分类。

训练模型

我们现在已经实现了ResNet50模型,接下来我们将解释如何训练和测试该模型。

首先我们需要定义损失函数和优化器。在这里,我们使用交叉熵损失函数,以及Adam优化器。

import torch.optim as optim
device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu")
model = ResNet(num_classes=1000).to(device)
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001)

在使用PyTorch进行训练时,我们通常会创建一个循环,为每个批次的输入数据计算损失并对模型参数进行更新。以下是该循环的代码:

def train(model, optimizer, criterion, train_loader, device):
    model.train()
    train_loss = 0
    correct = 0
    total = 0
    for batch_idx, (inputs, targets) in enumerate(train_loader):
        inputs, targets = inputs.to(device), targets.to(device)
        optimizer.zero_grad()
        outputs = model(inputs)
        loss = criterion(outputs, targets)
        loss.backward()
        optimizer.step()
        train_loss += loss.item()
        _, predicted = outputs.max(1)
        total += targets.size(0)
        correct += predicted.eq(targets).sum().item()
    acc = 100 * correct / total
    avg_loss = train_loss / len(train_loader)
    return acc, avg_loss

在上面的训练循环中,我们首先通过model.train()代表进入训练模式。然后使用optimizer.zero_grad()清除

以上就是关于“怎么用Pytorch实现ResNet网络构建及模型训练”这篇文章的内容,相信大家都有了一定的了解,希望小编分享的内容对大家有帮助,若想了解更多相关的知识内容,请关注亿速云行业资讯频道。

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