pytorch实现autoencoder
关于autoencoder的内容简介可以参考这一篇博客,可以说写的是十分详细了https://sherlockliao.github.io/2017/06/24/vae/

盗图一张,自动编码器讲述的是对于一副输入的图像,或者是其他的信号,经过一系列操作,比如卷积,或者linear变换,变换得到一个向量,这个向量就叫做对这个图像的编码,这个过程就叫做encoder,对于一个特定的编码,经过一系列反卷积或者是线性变换,得到一副图像,这个过程叫做decoder,即解码。
然而自动编码器有什么用,看到上面的博客所写
所以现在自动编码器主要应用有两个方面,第一是数据去噪,第二是进行可视化降维。然而自动编码器还有着一个功能就是生成数据。
然而现在还没有用过这方面的应用,在这里需要着重说明一点的是autoencoder并不是聚类,因为虽然对于每一副图像都没有对应的label,但是autoencoder的任务并不是对图像进行分类啊。
就事论事,下面来分析一下一个大神写的关于autoencoder的代码,这里先给出github链接
先奉上代码
# -*-coding: utf-8-*-
__author__ = 'SherlockLiao' import torch
import torchvision
from torch import nn
from torch.autograd import Variable
from torch.utils.data import DataLoader
from torchvision import transforms
from torchvision.utils import save_image
from torchvision.datasets import MNIST
import os if not os.path.exists('./dc_img'):
os.mkdir('./dc_img') def to_img(x): # 将vector转换成矩阵
x = 0.5 * (x + 1)
x = x.clamp(0, 1)
x = x.view(x.size(0), 1, 28, 28)
return x num_epochs = 100
batch_size = 128
learning_rate = 1e-3 img_transform = transforms.Compose([
transforms.ToTensor(),
transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))
]) dataset = MNIST('./data', transform=img_transform)
dataloader = DataLoader(dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) class autoencoder(nn.Module):
def __init__(self):
super(autoencoder, self).__init__()
self.encoder = nn.Sequential(
nn.Conv2d(1, 16, 3, stride=3, padding=1), # b, 16, 10, 10
nn.ReLU(True),
nn.MaxPool2d(2, stride=2), # b, 16, 5, 5
nn.Conv2d(16, 8, 3, stride=2, padding=1), # b, 8, 3, 3
nn.ReLU(True),
nn.MaxPool2d(2, stride=1) # b, 8, 2, 2
)
self.decoder = nn.Sequential(
nn.ConvTranspose2d(8, 16, 3, stride=2), # b, 16, 5, 5
nn.ReLU(True),
nn.ConvTranspose2d(16, 8, 5, stride=3, padding=1), # b, 8, 15, 15
nn.ReLU(True),
nn.ConvTranspose2d(8, 1, 2, stride=2, padding=1), # b, 1, 28, 28
nn.Tanh() # 将输出值映射到-1~1之间
) def forward(self, x):
x = self.encoder(x)
x = self.decoder(x)
return x model = autoencoder().cuda()
criterion = nn.MSELoss()
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate,
weight_decay=1e-5) for epoch in range(num_epochs):
for data in dataloader:
img, _ = data # img是一个b*channel*width*height的矩阵
img = Variable(img).cuda()
# ===================forward=====================
output = model(img)
a = img.data.cpu().numpy()
b = output.data.cpu().numpy()
loss = criterion(output, img)
# ===================backward====================
optimizer.zero_grad()
loss.backward()
optimizer.step()
# ===================log========================
print('epoch [{}/{}], loss:{:.4f}'
.format(epoch+1, num_epochs, loss.data[0]))
if epoch % 10 == 0:
pic = to_img(output.cpu().data) # 将decoder的输出保存成图像
save_image(pic, './dc_img/image_{}.png'.format(epoch)) torch.save(model.state_dict(), './conv_autoencoder.pth')
可以说是写的相当清晰了,卷积,pooling,卷积,pooling,最后encoder输出的是一个向量,这个向量的尺寸是8*2*2,一共是32个元素,然后对这个8*2*2的元素进行反卷积操作,pytorch关于反卷积的操作的尺寸计算可以看这里

大概就这样开始训练,save_image是util中的一个函数,给定某一个batchsize的图像,将这个图像保存成8列,特定行的操作。
训练的loss如下

输出的图像如下,从左到右,从上往下,依次为epoch递增的情况


其实还是可以发现,随着epoch的增加,经过decoder生成的图像越来越接近真实图片
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