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2025-01-13 10:55 | 星期一

如何在ResNet中进行迁移学习

在ResNet中进行迁移学习通常涉及以下关键步骤:

  1. 选择预训练模型:选择一个在大规模数据集(如ImageNet)上预训练的ResNet模型。这些模型已经学习到了丰富的特征表示,适用于多种计算机视觉任务。

  2. 准备目标数据集:根据你的具体任务,准备相应的目标数据集。这可能涉及数据清洗、标注等步骤。

  3. 修改网络结构:根据需要,修改预训练模型的全连接层,以适应新的分类任务。例如,如果你有10个类别,你需要将全连接层的输出大小修改为10。

  4. 冻结部分层:通常,我们会冻结预训练模型的大部分层,只对最后几层(通常是全连接层)进行微调。这样可以加快训练速度,同时利用预训练模型的特征提取能力。

  5. 微调模型:使用目标数据集对模型进行微调。这包括定义损失函数、优化器,并编写训练循环。

  6. 评估模型:在验证集上评估模型的性能,根据需要调整超参数。

以下是一个使用PyTorch在ResNet18上进行迁移学习的简单示例代码:

import torch
import torch.nn as nn
import torch.optim as optim
import torchvision.models as models
import torchvision.datasets as datasets
import torchvision.transforms as transforms

# 加载数据集
transform = transforms.Compose([transforms.Resize(256),
                                          transforms.CenterCrop(224),
                                          transforms.ToTensor(),
                                          transforms.Normalize((0.485, 0.456, 0.406), (0.229, 0.224, 0.225))])
train_dataset = datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, download=True, transform=transform)
test_dataset = datasets.CIFAR10(root='./data', train=False, download=True, transform=transform)
train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True, num_workers=4)
test_loader = torch.utils.data.DataLoader(test_dataset, batch_size=32, shuffle=False, num_workers=4)

# 定义模型,加载预训练参数
model = models.resnet18(pretrained=True)
num_features = model.fc.in_features
model.fc = nn.Linear(num_features, 10)  # 修改全连接层以适应新的分类任务

# 定义损失函数和优化器
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9)

# 训练模型
def train(model, train_loader, criterion, optimizer):
    model.train()
    for inputs, labels in train_loader:
        optimizer.zero_grad()
        outputs = model(inputs)
        loss = criterion(outputs, labels)
        loss.backward()
        optimizer.step()

# 测试模型
def test(model, test_loader, criterion):
    model.eval()
    with torch.no_grad():
        total_loss = 0.0
        total_corrects = 0
        for inputs, labels in test_loader:
            outputs = model(inputs)
            loss = criterion(outputs, labels)
            _, preds = torch.max(outputs, 1)
            total_loss += loss.item() * inputs.size(0)
            total_corrects += torch.sum(preds == labels.data)
        avg_loss = total_loss / len(test_loader.dataset)
        accuracy = float(total_corrects) / len(test_loader.dataset)
        return avg_loss, accuracy

# 训练和测试模型
num_epochs = 10
for epoch in range(num_epochs):
    print('Epoch {}/{}'.format(epoch + 1, num_epochs))
    train(model, train_loader, criterion, optimizer)
    test_loss, test_acc = test(model, test_loader, criterion)
    print('Test loss: {:.4f}, Test acc: {:.4f}'.format(test_loss, test_acc))

这个示例展示了如何在ResNet18上进行迁移学习,包括数据加载、模型定义、损失函数和优化器的选择、训练和测试过程。通过这种方式,你可以利用预训练的ResNet模型的强大特征提取能力,快速适应新的分类任务。

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