PyTorch: Softmax多分类实战操作


Posted in Python onJuly 07, 2020

多分类一种比较常用的做法是在最后一层加softmax归一化,值最大的维度所对应的位置则作为该样本对应的类。本文采用PyTorch框架,选用经典图像数据集mnist学习一波多分类。

MNIST数据集

MNIST 数据集(手写数字数据集)来自美国国家标准与技术研究所, National Institute of Standards and Technology (NIST). 训练集 (training set) 由来自 250 个不同人手写的数字构成, 其中 50% 是高中学生, 50% 来自人口普查局 (the Census Bureau) 的工作人员. 测试集(test set) 也是同样比例的手写数字数据。MNIST数据集下载地址:http://yann.lecun.com/exdb/mnist/。手写数字的MNIST数据库包括60,000个的训练集样本,以及10,000个测试集样本。

PyTorch: Softmax多分类实战操作

其中:

train-images-idx3-ubyte.gz (训练数据集图片)

train-labels-idx1-ubyte.gz (训练数据集标记类别)

t10k-images-idx3-ubyte.gz: (测试数据集)

t10k-labels-idx1-ubyte.gz(测试数据集标记类别)

PyTorch: Softmax多分类实战操作

MNIST数据集是经典图像数据集,包括10个类别(0到9)。每一张图片拉成向量表示,如下图784维向量作为第一层输入特征。

PyTorch: Softmax多分类实战操作

Softmax分类

softmax函数的本质就是将一个K 维的任意实数向量压缩(映射)成另一个K维的实数向量,其中向量中的每个元素取值都介于(0,1)之间,并且压缩后的K个值相加等于1(变成了概率分布)。在选用Softmax做多分类时,可以根据值的大小来进行多分类的任务,如取权重最大的一维。softmax介绍和公式网上很多,这里不介绍了。下面使用Pytorch定义一个多层网络(4个隐藏层,最后一层softmax概率归一化),输出层为10正好对应10类。

PyTorch: Softmax多分类实战操作

PyTorch实战

import torch
import torch.nn as nn
import torch.nn.functional as F
import torch.optim as optim
from torchvision import datasets, transforms
from torch.autograd import Variable

# Training settings
batch_size = 64

# MNIST Dataset
train_dataset = datasets.MNIST(root='./mnist_data/',
                train=True,
                transform=transforms.ToTensor(),
                download=True)

test_dataset = datasets.MNIST(root='./mnist_data/',
               train=False,
               transform=transforms.ToTensor())

# Data Loader (Input Pipeline)
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(dataset=train_dataset,
                      batch_size=batch_size,
                      shuffle=True)

test_loader = torch.utils.data.DataLoader(dataset=test_dataset,
                     batch_size=batch_size,
                     shuffle=False)
class Net(nn.Module):
  def __init__(self):
    super(Net, self).__init__()
    self.l1 = nn.Linear(784, 520)
    self.l2 = nn.Linear(520, 320)
    self.l3 = nn.Linear(320, 240)
    self.l4 = nn.Linear(240, 120)
    self.l5 = nn.Linear(120, 10)

  def forward(self, x):
    # Flatten the data (n, 1, 28, 28) --> (n, 784)
    x = x.view(-1, 784)
    x = F.relu(self.l1(x))
    x = F.relu(self.l2(x))
    x = F.relu(self.l3(x))
    x = F.relu(self.l4(x))
    return F.log_softmax(self.l5(x), dim=1)
    #return self.l5(x)
model = Net()
optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01, momentum=0.5)
def train(epoch):

  # 每次输入barch_idx个数据
  for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader):
    data, target = Variable(data), Variable(target)

    optimizer.zero_grad()
    output = model(data)
    # loss
    loss = F.nll_loss(output, target)
    loss.backward()
    # update
    optimizer.step()
    if batch_idx % 200 == 0:
      print('Train Epoch: {} [{}/{} ({:.0f}%)]\tLoss: {:.6f}'.format(
        epoch, batch_idx * len(data), len(train_loader.dataset),
        100. * batch_idx / len(train_loader), loss.data[0]))
def test():
  test_loss = 0
  correct = 0
  # 测试集
  for data, target in test_loader:
    data, target = Variable(data, volatile=True), Variable(target)
    output = model(data)
    # sum up batch loss
    test_loss += F.nll_loss(output, target).data[0]
    # get the index of the max
    pred = output.data.max(1, keepdim=True)[1]
    correct += pred.eq(target.data.view_as(pred)).cpu().sum()

  test_loss /= len(test_loader.dataset)
  print('\nTest set: Average loss: {:.4f}, Accuracy: {}/{} ({:.0f}%)\n'.format(
    test_loss, correct, len(test_loader.dataset),
    100. * correct / len(test_loader.dataset)))

for epoch in range(1,6):
  train(epoch)
  test()

输出结果:
Train Epoch: 1 [0/60000 (0%)]	Loss: 2.292192
Train Epoch: 1 [12800/60000 (21%)]	Loss: 2.289466
Train Epoch: 1 [25600/60000 (43%)]	Loss: 2.294221
Train Epoch: 1 [38400/60000 (64%)]	Loss: 2.169656
Train Epoch: 1 [51200/60000 (85%)]	Loss: 1.561276

Test set: Average loss: 0.0163, Accuracy: 6698/10000 (67%)

Train Epoch: 2 [0/60000 (0%)]	Loss: 0.993218
Train Epoch: 2 [12800/60000 (21%)]	Loss: 0.859608
Train Epoch: 2 [25600/60000 (43%)]	Loss: 0.499748
Train Epoch: 2 [38400/60000 (64%)]	Loss: 0.422055
Train Epoch: 2 [51200/60000 (85%)]	Loss: 0.413933

Test set: Average loss: 0.0065, Accuracy: 8797/10000 (88%)

Train Epoch: 3 [0/60000 (0%)]	Loss: 0.465154
Train Epoch: 3 [12800/60000 (21%)]	Loss: 0.321842
Train Epoch: 3 [25600/60000 (43%)]	Loss: 0.187147
Train Epoch: 3 [38400/60000 (64%)]	Loss: 0.469552
Train Epoch: 3 [51200/60000 (85%)]	Loss: 0.270332

Test set: Average loss: 0.0045, Accuracy: 9137/10000 (91%)

Train Epoch: 4 [0/60000 (0%)]	Loss: 0.197497
Train Epoch: 4 [12800/60000 (21%)]	Loss: 0.234830
Train Epoch: 4 [25600/60000 (43%)]	Loss: 0.260302
Train Epoch: 4 [38400/60000 (64%)]	Loss: 0.219375
Train Epoch: 4 [51200/60000 (85%)]	Loss: 0.292754

Test set: Average loss: 0.0037, Accuracy: 9277/10000 (93%)

Train Epoch: 5 [0/60000 (0%)]	Loss: 0.183354
Train Epoch: 5 [12800/60000 (21%)]	Loss: 0.207930
Train Epoch: 5 [25600/60000 (43%)]	Loss: 0.138435
Train Epoch: 5 [38400/60000 (64%)]	Loss: 0.120214
Train Epoch: 5 [51200/60000 (85%)]	Loss: 0.266199

Test set: Average loss: 0.0026, Accuracy: 9506/10000 (95%)
Process finished with exit code 0

随着训练迭代次数的增加,测试集的精确度还是有很大提高的。并且当迭代次数为5时,使用这种简单的网络可以达到95%的精确度。

以上这篇PyTorch: Softmax多分类实战操作就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
python控制台英汉汉英电子词典
Apr 23 Python
详解python时间模块中的datetime模块
Jan 13 Python
用Python设计一个经典小游戏
May 15 Python
基于Linux系统中python matplotlib画图的中文显示问题的解决方法
Jun 15 Python
Python Tkinter实现简易计算器功能
Jan 30 Python
numpy下的flatten()函数用法详解
May 27 Python
python腾讯语音合成实现过程解析
Aug 01 Python
python实现遍历文件夹图片并重命名
Mar 23 Python
解决Pytorch自定义层出现多Variable共享内存错误问题
Jun 28 Python
有关pycharm登录github时有的时候会报错connection reset的问题
Sep 15 Python
python中二分查找法的实现方法
Dec 06 Python
 Python 中 logging 模块使用详情
Mar 03 Python
opencv 形态学变换(开运算,闭运算,梯度运算)
Jul 07 #Python
解决pytorch 交叉熵损失输出为负数的问题
Jul 07 #Python
Python基于httpx模块实现发送请求
Jul 07 #Python
opencv 图像腐蚀和图像膨胀的实现
Jul 07 #Python
Pytorch损失函数nn.NLLLoss2d()用法说明
Jul 07 #Python
浅析Python __name__ 是什么
Jul 07 #Python
Pytorch上下采样函数--interpolate用法
Jul 07 #Python
You might like
php中导出数据到excel时数字变为科学计数的解决方法
2013/02/03 PHP
php获取当前时间的毫秒数的方法
2014/01/26 PHP
体育彩票排列三组选三算法分享
2014/03/07 PHP
PHP生成随机码的思路与方法实例探索
2019/04/11 PHP
javascript中的document.open()方法使用介绍
2013/10/09 Javascript
点击A元素触发B元素的事件在IE8下会识别成A元素
2014/09/04 Javascript
web前端设计师们常用的jQuery特效插件汇总
2014/12/07 Javascript
Jquery简单实现GridView行高亮的方法
2015/06/15 Javascript
浅谈JavaScript中的对象及Promise对象的实现
2015/11/15 Javascript
Vuejs第十二篇之动态组件全面解析
2016/09/09 Javascript
Javascript json object 与string 相互转换的简单实现
2016/09/27 Javascript
jQuery实现对象转为url参数的方法
2017/01/11 Javascript
微信小程序开发图片拖拽实例详解
2017/05/05 Javascript
微信小程序踩坑记录之解决tabBar.list[3].selectedIconPath大小超过40kb
2018/07/04 Javascript
使用webpack/gulp构建TypeScript项目的方法示例
2019/12/18 Javascript
[02:11]2016国际邀请赛中国区预选赛最美TA采访现场玩家
2016/06/28 DOTA
如何运行Python程序的方法
2013/04/21 Python
python网络编程实例简析
2014/09/26 Python
使用Python的Tornado框架实现一个一对一聊天的程序
2015/04/25 Python
Python 多线程实例详解
2017/03/25 Python
Python数据类型之Dict字典实例详解
2019/05/07 Python
python绘制多个子图的实例
2019/07/07 Python
pytorch: Parameter 的数据结构实例
2019/12/31 Python
python爬虫学习笔记之pyquery模块基本用法详解
2020/04/09 Python
python图片指定区域替换img.paste函数的使用
2020/04/09 Python
澳大利亚快时尚鞋类市场:Billini
2018/05/20 全球购物
奢华时尚的创新平台:Baltini
2020/10/03 全球购物
客服服务心得体会
2013/12/30 职场文书
工作会议方案
2014/05/21 职场文书
应届毕业生求职信
2014/05/26 职场文书
小学教师先进事迹材料
2014/12/15 职场文书
2016年暑期社会实践活动总结报告
2016/04/06 职场文书
MySQL中几种插入和批量语句实例详解
2021/09/14 MySQL
使用Redis实现点赞取消点赞的详细代码
2022/03/20 Redis
Vue+Flask实现图片传输功能
2022/04/01 Vue.js
手把手带你彻底卸载MySQL数据库
2022/06/14 MySQL