【问题标题】:Making a prediction from a trained convolution network从经过训练的卷积网络进行预测
【发布时间】:2019-01-28 15:17:37
【问题描述】:

这是我的convolution 网络,它创建训练数据,然后使用单个convolutionrelu 激活对这些数据进行训练:

train_dataset = []
mu, sigma = 0, 0.1 # mean and standard deviation
num_instances = 10

for i in range(num_instances) :
    image = []
    image_x = np.random.normal(mu, sigma, 1000).reshape((1 , 100, 10))
    train_dataset.append(image_x)

mu, sigma = 100, 0.80 # mean and standard deviation
for i in range(num_instances) :
    image = []
    image_x = np.random.normal(mu, sigma, 1000).reshape((1 , 100, 10))
    train_dataset.append(image_x)

labels_1 = [1 for i in range(num_instances)]
labels_0 = [0 for i in range(num_instances)]

labels = labels_1 + labels_0

print(labels)

x2 = torch.tensor(train_dataset).float()
y2 = torch.tensor(labels).long()

my_train2 = data_utils.TensorDataset(x2, y2)
train_loader2 = data_utils.DataLoader(my_train2, batch_size=batch_size_value, shuffle=False)


import torch 
import torch.nn as nn
import torchvision
import torchvision.transforms as transforms


# Device configuration
device = torch.device('cuda:0' if torch.cuda.is_available() else 'cpu')
# device = 'cpu'

# Hyper parameters
num_epochs = 50
num_classes = 2
batch_size = 5
learning_rate = 0.001

# Convolutional neural network (two convolutional layers)
class ConvNet(nn.Module):
    def __init__(self, num_classes=1):
        super(ConvNet, self).__init__()
        self.layer1 = nn.Sequential(
            nn.Conv2d(1, 16, kernel_size=5, stride=1, padding=2),
            nn.BatchNorm2d(16),
            nn.ReLU(),
            nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2))
        self.layer2 = nn.Sequential(
            nn.Conv2d(16, 32, kernel_size=5, stride=1, padding=2),
            nn.BatchNorm2d(32),
            nn.ReLU(),
            nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2))
        self.fc = nn.Linear(32*25*2, num_classes)

    def forward(self, x):
        out = self.layer1(x)
        out = self.layer2(out)
        out = out.reshape(out.size(0), -1)
        out = self.fc(out)
        return out

model = ConvNet(num_classes).to(device)

# Loss and optimizer
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate)

# Train the model
total_step = len(train_loader2)
for epoch in range(num_epochs):
    for i, (images, labels) in enumerate(train_loader2):
        images = images.to(device)
        labels = labels.to(device)

        # Forward pass
        outputs = model(images)
        loss = criterion(outputs, labels)

        # Backward and optimize
        optimizer.zero_grad()
        loss.backward()
        optimizer.step()

        if (i % 10) == 0:
            print ('Epoch [{}/{}], Step [{}/{}], Loss: {:.4f}' 
                   .format(epoch+1, num_epochs, i+1, total_step, loss.item()))

为了做出一个单一的预测,我使用:

model(x2[10].unsqueeze_(0).cuda())

哪些输出:

tensor([[ 4.4880, -4.3128]], device='cuda:0')

这不应该返回预测的形状为 (100,10) 的图像张量吗?

更新:为了执行预测,我使用:

torch.argmax(model(x2[2].unsqueeze_(0).cuda()), dim=1) 

源代码:https://discuss.pytorch.org/t/argmax-with-pytorch/1528/11

torch.argmax 在此上下文中返回使预测最大化的值的位置。

【问题讨论】:

  • 没有。最初尺寸为(100, 10) 的图像穿过您在上面定义的所有层[Conv->BN->ReLU>MaxPool->Conv->BN->ReLU->Maxpool->Linear],每层的输出尺寸根据每层的属性而变化(如maxpool (2X2) 减半,等)。最后,您从最后一个 Linear 层获得输出,该层输出维度为 num_classes 的向量,在您的情况下为 2。正确地得到输出。
  • @Koustav 请查看问题更新。
  • 其实你的疑问对我来说有点不清楚。我的意思是,预测的 torch.argmax() 将返回最大值的索引。在上述情况下,它将是 4.4880 的指数。您是否得到或期待与此不同的东西?那么请提一下。
  • 嘿!在深入研究代码之前,请允许我建议您了解使用 CNN 进行图像分类的工作原理。如果您需要,我可以为您提供一些入门材料。我觉得这部分需要稍微梳理一下。为了回答您的查询,数字 4.4880 是通过执行一系列 sum-of-products 得出的>(在训练时)你的隐藏单位。是的,最大值的索引是您预测的类标签索引。

标签: neural-network deep-learning computer-vision conv-neural-network pytorch


【解决方案1】:

正如Koustav 所指出的,您的网络不是“完全卷积的”:虽然您有两个nn.Conv2d 层,但您仍然有一个“完全连接”(又名nn.Linear)层,它只输出 2维度 (num_classes) 输出张量。

更具体地说,您的网络需要 1x100x10 的输入(单通道,100 x 10 像素的图像)。
self.layer1 之后,您有一个 16x50x5 的张量(来自卷积的 16 个通道,最大池化层减少了空间维度)。
self.layer2 之后,您有一个 32x25x2 的张量(来自卷积的 32 个通道,空间维度被另一个最大池化层减小)。
最后,您的全连接self.fcnn.Linear 层采用整个32*25*2 维输入张量并从整个输入生成num_classes 输出。

【讨论】:

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