深度学习与神经网络(十一)—— 迁移学习

我们自己做的宝可梦数据集的图片数量只有1000多张

规模是很小的,而我们使用的是比较强大的resnet,所以很容易出现overfitting的情况

该怎么解决呢

 

 

Pokemon和ImageNet都是图片,存在某些共性knowledge

那么我们能不能利用ImageNet的模型来帮助我们提升宝可梦数据集分类的性能

 

深度学习与神经网络(十一)—— 迁移学习_第1张图片

深度学习与神经网络(十一)—— 迁移学习_第2张图片

 

 

深度学习与神经网络(十一)—— 迁移学习_第3张图片

这里不再用自己写的resnet18了,而是加载已经train好的resnet

 

这里由model=ResNet(18).to(device)变成了nn.Sequential()

深度学习与神经网络(十一)—— 迁移学习_第4张图片

resnet一共18层,取0-17层

即把学习好的knowledge解开,只取0-倒数第二层
 

然后Flatten()将512,1,1打平成512


 

将resnet18解包成一个公共知识A和一个新的知识B
公共知识A是来自一个已经train好的网络参数,包成一个新的网络A+B

 

 

深度学习与神经网络(十一)—— 迁移学习_第5张图片

train_transfer.py

import torch
from torch import optim, nn
import visdom
import torchvision
from torch.utils.data import DataLoader

from pokemon import Pokemon
#from resnet import ResNet18
from torchvision.models import resnet18
from utils import Flatten

batchsz = 32
lr = 1e-3
epochs = 10

device = torch.device('cuda')
torch.manual_seed(1234)


train_db = Pokemon('dataset/pokemon',224,mode='train')
val_db = Pokemon('dataset/pokemon',224,mode='val')
test_db = Pokemon('dataset/pokemon',224,mode='test')

train_loader = DataLoader(train_db, batch_size=batchsz, shuffle=True, num_workers=4)
val_loader = DataLoader(val_db, batch_size=batchsz, shuffle=True, num_workers=2)
test_loader = DataLoader(test_db, batch_size=batchsz, shuffle=True, num_workers=2)


viz = visdom.Visdom()


def evalute(model, loader):
	correct = 0
	total = len(loader.dataset)

	for x,y in loader:
		x,y = x.to(device), y.to(device)
		with torch.no_grad():
			logits = model(x)
			pred = logits.argmax(dim=1)
		correct += torch.eq(pred, y).sum().float().item()

	return correct/total



def main():
	#model = ResNet18(5).to(device)
	train_model = resnet18(pretrained=True)
	model = nn.Sequential(*list(train_model.children())[:-1],   #[b,512,1,1]
						   Flatten(),  #[b,.512,1,1] => [b,512]
						   nn.Linear(512,5)
						).to(device)
	# x = torch.randn(2,3,224,224)
	# print(model(x).shape)
	
	
	optimizer = optim.Adam(model.parameters()) 
	criteon = nn.CrossEntropyLoss()  #接受的是logits

	best_acc, best_epoch = 0, 0
	

	best_acc, best_epoch = 0,0
	global_step=0
	viz.line([0],[-1], win='loss', opts=dict(title='loss'))
	viz.line([0],[-1], win='val_acc', opts=dict(title='val_acc'))

	for epoch in range(epochs):
		for step, (x,y) in enumerate(train_loader):

			#x: [b,3,224,224]  y:[b]
			x,y = x.to(device), y.to(device)

			logits = model(x)
			loss = criteon(logits,y)

			optimizer.zero_grad()
			loss.backward()
			optimizer.step()

			viz.line([loss.item()],[global_step], win='loss', update='append')
			global_step += 1

		if epoch % 1 ==0:   #2个epoch做一个validation
			val_acc = evalute(model, val_loader)
			if val_acc > best_acc:
				best_epoch = epoch
				best_acc = val_acc

				torch.save(model.state_dict(), 'best.mdl')
				
				viz.line([val_acc],[global_step], win='val_acc', update='append')


	print('best acc:', best_acc, 'best epoch:',best_epoch)

	model.load_state_dict(torch.load('best.mdl'))
	print('loaded from ckpt!')

	test_acc = evalute(model, test_loader)
	print('test acc:', test_acc)




if __name__=='__main__':
	main()

utils.py

from    matplotlib import pyplot as plt
import  torch
from    torch import nn

class Flatten(nn.Module):

    def __init__(self):
        super(Flatten, self).__init__()

    def forward(self, x):
        shape = torch.prod(torch.tensor(x.shape[1:])).item()
        return x.view(-1, shape)


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()

 

深度学习与神经网络(十一)—— 迁移学习_第6张图片

深度学习与神经网络(十一)—— 迁移学习_第7张图片最好的epoch出现在第7个epoch

可以看到,之前训练的结果是0.8+, 现在已经0.94了

所以迁移学习的效果是很好的

 

 

 

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