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如何提高PyTorch的AI在影像分類器中的準確率?

2022-09-16 00:44:24 資料庫

我正在嘗試構建一個強大的影像分類器。但我有一個問題。我使用 CIFRAS-100 資料集,并從中訓練了一個模型。這里的問題是正確的分類等于 15%。我嘗試繼續學習程序,但經過 2-3 次嘗試,模型并沒有改變。

我用于培訓的代碼:

import torch
import sys,os
import torchvision
import torchvision.transforms as transforms

transform = transforms.Compose(
    [transforms.ToTensor(),
     transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))])

batch_size = 4

trainset = torchvision.datasets.CIFAR100(root='./dataone', train=True,
                                        download=True, transform=transform)
trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=batch_size,
                                          shuffle=True, num_workers=2)

testset = torchvision.datasets.CIFAR100(root='./dataone', train=False,
                                       download=True, transform=transform)
testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=batch_size,
                                         shuffle=False, num_workers=2)
classes = ('aquatic mammals','fish','flowers','food containers','fruit and vegetables','household electrical devices','household furniture','insects','large carnivores','large man-made outdoor things','large natural outdoor scenes','large omnivores and herbivores','medium-sized mammals','non-insect invertebrates','people','reptiles','small mammals','trees','vehicles 1','vehicles 2')
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F

class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(3, 6, 5)
        self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2)
        self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, 5)
        self.fc1 = nn.Linear(16 * 5 * 5, 120)
        self.fc2 = nn.Linear(120, 84)
        self.fc3 = nn.Linear(84, 100)

    def forward(self, x):
        x = self.pool(F.relu(self.conv1(x)))
        x = self.pool(F.relu(self.conv2(x)))
        x = torch.flatten(x, 1) # flatten all dimensions except batch
        x = F.relu(self.fc1(x))
        x = F.relu(self.fc2(x))
        x = self.fc3(x)
        return x
import torch.optim as optim
PATH = "./model.pt"
model = Net()
net = Net()
print(os.path.exists(PATH))
if os.path.exists(PATH):
    optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9)
    checkpoint = torch.load(PATH)
    model.load_state_dict(checkpoint['model_state_dict'])
    optimizer.load_state_dict(checkpoint['optimizer_state_dict'])
    epoch = checkpoint['epoch']
    loss = checkpoint['loss']
    print("using checkpoint")
    #model.eval()
    # - or -
    model.train()

#criterion = nn.CrossEntropyLoss()
#optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9)import torch.optim as optim

criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = optim.SGD(net.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9)

for epoch in range(2):  # loop over the dataset multiple times

    running_loss = 0.0
    for i, data in enumerate(trainloader, 0):
        # get the inputs; data is a list of [inputs, labels]
        inputs, labels = data

        # zero the parameter gradients
        optimizer.zero_grad()

        # forward   backward   optimize
        outputs = net(inputs)
        loss = criterion(outputs, labels)
        loss.backward()
        optimizer.step()
        print("training..")
        # print statistics
        #running_loss  = loss.item()
        #if i % 2000 == 1999:    # print every 2000 mini-batches
        #    print(f'[{epoch   1}, {i   1:5d}] loss: {running_loss / 2000:.3f}')
        #    running_loss = 0.0

print('Finished Training')

#PATH = './cifar_net.pth'
#torch.save(net.state_dict(), PATH)

EPOCH = 5

LOSS = 0.4

torch.save({
            'epoch': EPOCH,
            'model_state_dict': net.state_dict(),
            'optimizer_state_dict': optimizer.state_dict(),
            'loss': LOSS,
            }, PATH)```
It's based on PyTorch tutorial about image cassifiers, that can be found [here](https://pytorch.org/tutorials/beginner/blitz/cifar10_tutorial.html).
I took code for resuming training from [here.](https://pytorch.org/tutorials/recipes/recipes/saving_and_loading_a_general_checkpoint.html)

Code that I used for testing model:

匯入 torch 匯入 torchvision 匯入 torchvision.transforms 作為變換

transform = transforms.Compose(
    [transforms.ToTensor(),
     transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))])

batch_size = 4

trainset = torchvision.datasets.CIFAR100(root='./dataone', train=False,
                                        download=True, transform=transform)
trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=batch_size,
                                          shuffle=True, num_workers=2)

testset = torchvision.datasets.CIFAR100(root='./dataone', train=False,
                                       download=True, transform=transform)
testloader = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=batch_size,
                                         shuffle=False, num_workers=2)
classes = ('aquatic mammals','fish','flowers','food containers','fruit and vegetables','household electrical devices','household furniture','insects','large carnivores','large man-made outdoor things','large natural outdoor scenes','large omnivores and herbivores','medium-sized mammals','non-insect invertebrates','people','reptiles','small mammals','trees','vehicles 1','vehicles 2')
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F


class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(3, 6, 5)
        self.pool = nn.MaxPool2d(2, 2)
        self.conv2 = nn.Conv2d(6, 16, 5)
        self.fc1 = nn.Linear(16 * 5 * 5, 120)
        self.fc2 = nn.Linear(120, 84)
        self.fc3 = nn.Linear(84, 100)

    def forward(self, x):
        x = self.pool(F.relu(self.conv1(x)))
        x = self.pool(F.relu(self.conv2(x)))
        x = torch.flatten(x, 1) # flatten all dimensions except batch
        x = F.relu(self.fc1(x))
        x = F.relu(self.fc2(x))
        x = self.fc3(x)
        return x


net = Net()
PATH = './cifar_net.pth'
net.load_state_dict(torch.load(PATH))
correct = 0
total = 0
# since we're not training, we don't need to calculate the gradients for our outputs
with torch.no_grad():
    for data in testloader:
        images, labels = data
        # calculate outputs by running images through the network
        outputs = net(images)
        # the class with the highest energy is what we choose as prediction
        _, predicted = torch.max(outputs.data, 1)
        total  = labels.size(0)
        correct  = (predicted == labels).sum().item()
print(correct)
print(total)
print(f'Accuracy of the network on the 100000 test images: {100 * correct // total} %')```

它來自 PyTorch 的同一個影像分類器教程。我添加了列印全部和正確檢測到的影像以進行測驗。

如何提高準確率,使其至少達到 50-70% 左右?或者這是正常的,這意味著這 15% 是不正確的?請幫忙。

uj5u.com熱心網友回復:

您是否嘗試過增加 epoch 的數量?訓練通常需要數百到數千次迭代才能獲得好的結果。

您還可以通過繼續卷積層來改進架構,直到留下 1×1×N 影像,其中 N 是最終卷積中的過濾器數量。然后展平并添加線性層。池化層之前的批量標準化和 LeakyReLU 激活也可能有所幫助。最后,您應該在輸出上使用 Softmax 激活,因為您正在處理分類器。

我強烈建議研究流行的分類器,例如 VGG 和 ResNet。特別是 ResNet 有一個稱為“殘差/跳過連接”的功能,它可以將一層輸出的副本向前傳遞,以補償特征損失。

uj5u.com熱心網友回復:

您能否提供準確度和損失圖,以便我們更好地了解訓練中發生的情況(或者可能是訓練期間的準確度和損失串列)。

此外,在每個 epoch 之后計算驗證準確度和損失以監控網路在未見資料上的行為是一個很好的做法。

盡管正如 Xynias 所說,您可以對架構進行一些改進,但我相信第一步是從準確性和損失中進行調查。

uj5u.com熱心網友回復:

鑒于 CIFAR100 有 100 個類,這是可以預料的。您需要一個相當復雜的網路才能很好地完成這項任務。肯定有更多的特征圖,從 64 個或更多通道開始。

這個 Q&D 架構在 10 個 epoch 左右后超過了 50% 的整體準確率(使用 0.1 的學習率和 256 的批量大小,我還添加了RandomHorizontalFlip()變換):

class Net(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.layers = nn.Sequential(
            nn.Conv2d(3, 128, 3, stride=1, padding=1),
            nn.ReLU(),
            nn.Conv2d(128, 128, 3, stride=1, padding=1),
            nn.ReLU(),
            nn.AvgPool2d(2, 2),
            nn.Conv2d(128, 256, 3, stride=1, padding=1),
            nn.ReLU(),
            nn.Conv2d(256, 256, 3, stride=1, padding=1),
            nn.ReLU(),
            nn.AvgPool2d(2, 2),
            nn.Flatten(),
            nn.Dropout(0.5),
            nn.Linear(16384, 100),
        )
    def forward(self, x):
        return self.layers(x)
    
    

為了獲得更好的結果,您可以嘗試實作類似 ResNet 的東西,或者使用預制(可能是預訓練的)模型,例如,使用 timm:

import timm
net = timm.create_model('resnet18d', pretrained=True, num_classes=100)

它使用與上述相同的引數非常快地實作了您的目標指標。

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/shujuku/508444.html

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