PyTorch 数据归一化与反归一化

数据归一化

除最大值法

def read_and_normalize_train_data():
    train_data, train_label = load_train()
 
    print('Convert to numpy...')
    train_data = np.array(train_data, dtype=np.uint8) # now np.amax(train_data)=255
    
    print('Convert to float...')
    train_data = train_data.astype('float32')
    train_data = train_data / 255
    train_target = np_utils.to_categorical(train_target, N_CLASSES)
 
    print('Train shape:', train_data.shape)
    print(train_data.shape[0], 'train samples')
    return train_data, train_label

MinMaxScaler

将特征缩放至特定区间 将特征缩放到给定的最小值和最大值之间，或者也可以将每个特征的最大绝对值转换至单位大小。这种方法是对原始数据的线性变换，将数据归一到[0,1]中间。转换函数为:

$$x=\frac{x-\min }{\max -\min }$$

  这种方法有个缺陷就是当有新数据加入时，可能导致max和min的变化，需要重新定义。对于outlier非常敏感，因为outlier影响了max或min值，所以这种方法只适用于数据在一个范围内分布的情况。

 无法消除量纲对方差、协方差的影响。

def minmaxscaler(data):
    min = np.amin(data)
    max = np.amax(data)    
    return (data - min)/(max-min)

均值和标准差

在分类、聚类算法中，需要使用距离来度量相似性的时候、或者使用PCA技术进行降维的时候，新的数据由于对方差进行了归一化，这时候每个维度的量纲其实已经等价了，每个维度都服从均值为0、方差1的正态分布，在计算距离的时候，每个维度都是去量纲化的，避免了不同量纲的选取对距离计算产生的巨大影响。

def feature_normalize(data):
    mu = np.mean(data,axis=0)
    std = np.std(data,axis=0)
    return (data - mu)/std

pytorch框架下的函数 ：

import torch
import torchvision
import torchvision.transforms as transforms
 
 
transform = transforms.Compose(
    [transforms.ToTensor(),  # 函数接受PIL Image或numpy.ndarray，将其先由HWC转置为CHW格式，再转为float后每个像素除以255.
     transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))])
 
trainset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=True,
                                        download=True, transform=transform)
trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=4,
                                          shuffle=True, num_workers=2)
 
 
# get some random training images
dataiter = iter(trainloader)
images, labels = dataiter.next()

上例均值和标准差都是0.5

注意：torchvision.transforms.ToTensor() 函数接受PIL Image或numpy.ndarray，将其先由HWC转置为CHW格式，再转为float后每个像素除以255.

反归一化

def unnormalized_show(img):
    img = img * std + mu     # unnormalize
    npimg = img.numpy()
    plt.figure()
    plt.imshow(np.transpose(npimg, (1, 2, 0)))