机器学习 —— MNIST手写体识别（上）

2024-05-13 52

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简介： 机器学习 —— MNIST手写体识别

pytorch配置

Jupyter notebook

1、打开 Anaconda Prompt（anaconda 3）

2、在终端输入：conda create -n torch python=3.9

3、查看环境确认创建成功

4、激活虚拟环境：activate torch

5、创建内核：conda install -n torch ipykernel

8、检查安装是否成功

方法2

Pycharm

1、选择环境

2、选择 torch 环境解释器

3、测试

独显安装参考（就是先装好CUDA和cudnn，然后剩下的和集显一样，

先创建好虚拟环境和相应的 kernel，然后安装）：Pytorch环境配置（anaconda安装+独显+CUDA+cuDNN)

数据集介绍

给定数据集MNIST，Downloading data from https://storage.googleapis.com/tensorflow/tf-keras-datasets/mnist.npz

MNIST是一个计算机视觉数据集，它包含各种手写数字图片0，1，2，…，9

MNIST数据集包含：60000行的训练数据集（mnist.train）和10000行的测试数据集（mnist.test）。训练数据集和测试数据集都包含有一张手写的数字，和对应的标签，训练数据集的图片是 mnist.train.images ，训练数据集的标签是 mnist.train.labels；测试数据集的图片是 mnist.test.images ，训练数据集的标签是 mnist.test.labels每一张图片都是28*28像素（784个像素点），可以用点矩阵来表示每张图片

MNIST手写体识别

（一）加包

import torch # 导入PyTorch库，用于构建和训练神经网络模型。
import torch.nn as nn # 导入PyTorch的神经网络模块，用于定义神经网络的层和模型。
import torch.nn.functional as F # 导入PyTorch的函数式接口模块，包含一些常用的非线性激活函数和损失函数。
import torch.optim as optim # 导入PyTorch的优化器模块，用于定义和实现不同的优化算法。
from torchvision import datasets, transforms # 从torchvision库中导入数据集和数据处理的功能。
import time # 导入Python的time模块，用于计时和时间相关的操作。
from matplotlib import pyplot as plt # 从matplotlib库中导入绘图功能，用于可视化数据和结果。

图1：加包

（二）数据预处理

这段代码主要涉及数据预处理和数据加载的过程。

pipline_train和pipline_test是数据预处理的管道，通过transforms.Compose方法将多个预处理操作组合在一起。将transforms.RandomRotation添加到训练数据预处理中来进行随机旋转图片。使用transforms.Resize调整图片的尺寸，确保在将图片转化为Tensor格式之前调整好。将transforms.Normalize的参数从元组形式改为单个值形式，以便适应PyTorch 1.2.0版本及以上的要求。

train_set和test_set是使用MNIST数据集构建的训练集和测试集对象，参数说明如下：root=“./data”：数据集存储的根目录。train=True（对应train_set）或train=False（对应test_set）：指定加载训练集还是测试集。download=True：如果数据集不存在，则自动从互联网上下载。transform=pipline_train（对应train_set）或transform=pipline_test（对应test_set）：应用之前定义的数据预处理管道。

trainloader和testloader是数据加载器，用于将数据集分批次加载到模型进行训练和测试。torch.utils.data.DataLoader用于构建数据加载器。batch_size控制每个批次的样本数量。将trainloader和testloader中的shuffle参数设置为布尔值，指示是否对数据进行洗牌操作。

pipline_train = transforms.Compose([
    #随机旋转图片
    transforms.RandomRotation(10),
    #将图片尺寸resize到32x32
    transforms.Resize((32, 32)),
    #将图片转化为Tensor格式
    transforms.ToTensor(),
    #正则化(当模型出现过拟合的情况时，用来降低模型的复杂度)
    transforms.Normalize((0.1307,),(0.3081,))    
])
pipline_test = transforms.Compose([
    #将图片尺寸resize到32x32
    transforms.Resize((32, 32)),
    #将图片转化为Tensor格式
    transforms.ToTensor(),
    # 正则化
    transforms.Normalize((0.1307,),(0.3081,))
])
#下载数据集 使用MNIST数据集构建的训练集和测试集对象
train_set = datasets.MNIST(root="./data", train=True, download=True, transform=pipline_train)
test_set = datasets.MNIST(root="./data", train=False, download=True, transform=pipline_test)
#加载数据集 torch.utils.data.DataLoader用于构建数据加载器
trainloader = torch.utils.data.DataLoader(train_set, batch_size=64, shuffle=True)
testloader = torch.utils.data.DataLoader(test_set, batch_size=32, shuffle=False)

图2：数据预处理

图3：下载数据集

机器学习 —— MNIST手写体识别（下）https://developer.aliyun.com/article/1507859?spm=a2c6h.13148508.setting.22.1b484f0e3Nvb2Q

机器学习 —— MNIST手写体识别（上）

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