前言
随着深度学习的不断发展，从开山之作Alexnet到VGG，网络结构不断优化，但是在VGG网络研究过程中，人们发现随着网络深度的不断提高，准确率却没有得到提高，如图所示：
人们觉得深度学习到此就停止了，不能继续研究了，但是经过一段时间的发展，残差网络（resnet）解决了这一问题。
一、resnet
如图所示：简单来说就是保留之前的特征，有时候当图片经过卷积进行特征提取，得到的结果反而没有之前的很好，所以resnet提出保留之前的特征，这里还需要经过一些处理，在下面代码讲解中将详细介绍。
二、resnet网络结构
本文将主要介绍resnet18
三、resnet18
1.导包
import torch
import torchvision.transforms as trans
import torchvision as tv
import torch.nn as nn
from torch.autograd import Variable
from torch.utils import data
from torch.optim import lr_scheduler
2.残差模块
这个模块完成的功能如图所示：
class tiao(nn.Module):
def __init__(self,shuru,shuchu):
super(tiao, self).__init__()
self.conv1=nn.Conv2d(in_channels=shuru,out_channels=shuchu,kernel_size=(3,3),padding=(1,1))
self.bath=nn.BatchNorm2d(shuchu)
self.relu=nn.ReLU()
def forward(self,x):
x1=self.conv1(x)
x2=self.bath(x1)
x3=self.relu(x2)
x4=self.conv1(x3)
x5=self.bath(x4)
x6=self.relu(x5)
x7=x6+x
return x7
2.通道数翻倍残差模块
模块完成功能如图所示：
在这个模块中，要注意原始图像的通道数要进行翻倍，要不然后面是不能进行相加。
class tiao2(nn.Module):
def __init__(self,shuru):
super(tiao2, self).__init__()
self.conv1=nn.Conv2d(in_channels=shuru,out_channels=shuru*2,kernel_size=(3,3),stride=(2,2),padding=(1,1))
self.conv11=nn.Conv2d(in_channels=shuru,out_channels=shuru*2,kernel_size=(1,1),stride=(2,2))
self.batch=nn.BatchNorm2d(shuru*2)
self.relu=nn.ReLU()
self.conv2=nn.Conv2d(in_channels=shuru*2,out_channels=shuru*2,kernel_size=(3,3),stride=(1,1),padding=(1,1))
def forward(self,x):
x1=self.conv1(x)
x2=self.batch(x1)
x3=self.relu(x2)
x4=self.conv2(x3)
x5=self.batch(x4)
x6=self.relu(x5)
x11=self.conv11(x)
x7=x11+x6
return x7
3.rensnet18模块
class resnet18(nn.Module):
def __init__(self):
super(resnet18, self).__init__()
self.conv1=nn.Conv2d(in_channels=3,out_channels=64,kernel_size=(7,7),stride=(2,2),padding=(3,3))
self.bath=nn.BatchNorm2d(64)
self.relu=nn.ReLU()
self.max=nn.MaxPool2d(2,2)
self.tiao1=tiao(64,64)
self.tiao2=tiao(64,64)
self.tiao3=tiao2(64)
self.tiao4=tiao(128,128)
self.tiao5=tiao2(128)
self.tiao6=tiao(256,256)
self.tiao7=tiao2(256)
self.tiao8=tiao(512,512)
self.a=nn.AdaptiveAvgPool2d(output_size=(1,1))
self.l=nn.Linear(512,10)
def forward(self,x):
x1=self.conv1(x)
x2=self.bath(x1)
x3=self.relu(x2)
x4=self.tiao1(x3)
x5=self.tiao2(x4)
x6=self.tiao3(x5)
x7=self.tiao4(x6)
x8=self.tiao5(x7)
x9=self.tiao6(x8)
x10=self.tiao7(x9)
x11=self.tiao8(x10)
x12=self.a(x11)
x13=x12.view(x12.size()[0],-1)
x14=self.l(x13)
return x14
这个网络简单来说16层卷积，1层全连接，训练参数相对较少，模型相对来说比较简单。
4.数据测试
model=resnet18().cuda()
input=torch.randn(1,3,64,64).cuda()
output=model(input)
print(output)
5.损失函数，优化器
损失函数
loss=nn.CrossEntropyLoss()在优化器中，将学习率进行每10步自动衰减
opt=torch.optim.SGD(model.parameters(),lr=0.001,momentum=0.9)exp_lr=lr_scheduler.StepLR(opt,step_size=10,gamma=0.1)opt=torch.optim.SGD(model.parameters(),lr=0.001,momentum=0.9)
exp_lr=lr_scheduler.StepLR(opt,step_size=10,gamma=0.1)
在这里可以看一下对比图，发现添加学习率自动衰减，loss下降速度会快一些，这说明模型拟合效果比较好。
6.加载数据集，数据增强
这里我们仍然选择cifar10数据集，首先对数据进行增强，增加模型的泛华能力。
transs=trans.Compose([
trans.Resize(256),
trans.RandomHorizontalFlip(),
trans.RandomCrop(64),
trans.ColorJitter(brightness=0.5,contrast=0.5,hue=0.3),
trans.ToTensor(),
trans.Normalize((0.5,0.5,0.5),(0.5,0.5,0.5))
])
ColorJitter函数中brightness（亮度）contrast（对比度）saturation（饱和度）hue（色调）
加载cifar10数据集：
train=tv.datasets.CIFAR10(
root=r'E:\桌面\资料\cv3\数据集\cifar-10-batches-py',
train=True,
download=True,
transform=transs
)
trainloader=data.DataLoader(
train,
num_workers=4,
batch_size=8,
shuffle=True,
drop_last=True
)
7.训练数据
for i in range(3):
running_loss=0
for index,data in enumerate(trainloader):
x,y=data
x=x.cuda()
y=y.cuda()
x=Variable(x)
y=Variable(y)
opt.zero_grad()
h=model(x)
loss1=loss(h,y)
loss1.backward()
opt.step()
running_loss+=loss1.item()
if index%100==99:
avg_loos=running_loss/100
running_loss=0
print("avg_loss",avg_loos)
8.保存模型
torch.save(model.state_dict(),'resnet18.pth')9.加载测试集数据，进行模型测试
首先加载训练好的模型
model.load_state_dict(torch.load('resnet18.pth'),False)读取数据
test = tv.datasets.ImageFolder(
root=r'E:\桌面\资料\cv3\数据',
transform=transs,
)
testloader = data.DataLoader(
test,
batch_size=16,
shuffle=False,
)
测试数据
acc=0
total=0
for data in testloader:
inputs,indel=data
out=model(inputs.cuda())
_,prediction=torch.max(out.cpu(),1)
total+=indel.size(0)
b=(prediction==indel)
acc+=b.sum()
print("准确率%d %%"%(100*acc/total))
四、resnet深层对比
上面提到VGG网络层次越深，准确率越低，为了解决这一问题，才提出了残差网络（resnet），那么在resnet网络中，到底会不会出现这一问题。
如图所示：随着，训练层次不断提高，模型越来越好，成功解决了VGG网络的问题，到现在为止，残差网络还是被大多数人使用。
以上就是Pytorch深度学习经典卷积神经网络resnet模块训练的详细内容，更多关于卷积神经网络resnet模块训练的资料请关注编程网其它相关文章！
