带你徒手完成基于MindSpore的CycleGAN实现
摘要:CycleGAN图像翻译模型,由两个生成网络和两个判别网络组成,通过非成对的图片将某一类图片转换成另外一类图片,可用于风格迁移
本文分享自华为云社区《基于MindSpore的CycleGAN介绍和实现》,作者: Tianyi_Li 。
前言
我们这次介绍下著名的CycleGAN,同时提供了基于MindSpore的代码,方便大家运行验证。
CycleGAN的介绍
CycleGAN图像翻译模型,由两个生成网络和两个判别网络组成,通过非成对的图片将某一类图片转换成另外一类图片,可用于风格迁移,效果演示如下图所示:

CycleGAN是GAN的一种,那什么是GAN呢?
生成对抗网络(Generative Adversarial Network, 简称GAN) 是一种非监督学习的方式,通过让两个神经网络相互博弈的方法进行学习,该方法由lan Goodfellow等人在2014年提出。生成对抗网络由一个生成网络和一个判别网络组成,生成网络从潜在的空间(latent space)中随机采样作为输入,其输出结果需要尽量模仿训练集中的真实样本。判别网络的输入为真实样本或生成网络的输出,其目的是将生成网络的输出从真实样本中尽可能的分辨出来。而生成网络则尽可能的欺骗判别网络,两个网络相互对抗,不断调整参数。 生成对抗网络常用于生成以假乱真的图片。此外,该方法还被用于生成影片,三维物体模型等。
好了,我们已经对GAN有了大体的了解,下面说回CycleGAN。
CycleGAN由两个生成网络和两个判别网络组成,生成网络A是输入A类风格的图片输出B类风格的图片,生成网络B是输入B类风格的图片输出A类风格的图片。生成网络中编码部分的网络结构都是采用convolution-norm-ReLU作为基础结构,解码部分的网络结构由transpose convolution-norm-ReLU组成,判别网络基本是由convolution-norm-leaky_ReLU作为基础结构,详细的网络结构可以查看network/CycleGAN_network.py文件。生成网络提供两种可选的网络结构:Unet网络结构和普通的encoder-decoder网络结构。生成网络损失函数由LSGAN的损失函数,重构损失和自身损失组成,判别网络的损失函数由LSGAN的损失函数组成。
CycleGAN最经典的地方是设计和提出了循环一致性损失。以黑白图片上色为例,循环一致性就是:黑白图(真实)—>网络—>彩色图—>网络—>黑白图(造假)。为了保证上色后的彩色图片中具有原始黑白图片的所有内容信息,文章中将生成的彩色图像还原回去,生成造假的黑白图,通过损失函数来约束真实白图和造假黑白图一致,达到图像上色的目的。除此之外,CycleGAN不像Pix2Pix一样,需要使用配对数据进行训练,CycleGAN直接使用两个域图像进行训练,而不用建立每个样本和对方域之间的配对关系,这就厉害了,一下子让风格迁移任务变得简单很多。
看一下CycleGAN的网络结构图:

如果想了解更多详情,可以阅读CycleGAN的原论文,推荐读一读,会有更深刻和更清楚的理解,下面给出链接:
https://arxiv.org/abs/1703.10593
CycleGAN的实现
代码和数据集
这里我提供了一个包含代码和数据集的仓库链接:https://git.openi.org.cn/tjulitianyi/CycleGAN_MindSpore,但是更建议使用最新版本代码,见下方特别说明。
特别说明:我们将在华为云ModelArts的NoteBook,基于MindSpore-GPU 1.8.1 运行CycleGAN的代码,因为云环境的更新不确定性,所以运行可能会报错,这时可以参考如下最新代码:https://gitee.com/mindspore/models/tree/master/research/cv/CycleGAN。
需要提醒大家的是,必须需要使用MindSpore 1.8.0以及以上的版本,之前版本会报错,因为某些API不支持。而最新的1.8.1版本有时也会报错,报错信息如下,怀疑可能是代码的设置有些问题:

目前ModelArts最高支持到MindSpore 1.7,我们需要自行安装最新的MindSpore 1.8.1版本。
先来看看我使用的NoteBook环境:

这里特别提醒大家,NoteBook是要花钱的,我选择的单卡Tesla V100大约每小时28元,也有更便宜的,大概每小时8元的单卡Tesla P100,请大家根据自身情况选择,千万注意使用情况,别欠费了。
准备环境
下面进入NoteBook,打开一个Terminal:

先来看看我们的显卡信息和CUDA Version:

我们看到CUDA Version是10.2,下面到MindSpore官网看看安装教程,我们需要安装MindSpore 1.8.1,但是没有CUDA 10.2对应的版本,这里就选择就近的CUDA 10.1版本了。

在Terminal执行如下命令:
pip install https://ms-release.obs.cn-north-4.myhuaweicloud.com/1.8.1/MindSpore/gpu/x86_64/cuda-10.1/mindspore_gpu-1.8.1-cp37-cp37m-linux_x86_64.whl --trusted-host ms-release.obs.cn-north-4.myhuaweicloud.com -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
下载速度很快,安装速度也是非常快:

最后运行显示如下信息,表示安装成功了:

获取代码
接下来下载代码,执行如下命令(由于要下载整个仓库,时间有点长):
git clone https://gitee.com/mindspore/models.git
命令运行截图:

下面我们将感兴趣的CycleGAN代码拷贝到当前目录下,执行如下命令:
cp -r models/research/cv/CycleGAN/ ./
准备数据集
下面进入CycleGAN目录:
cd CycleGAN

我们这里使用的是monet2photo数据集,由于直接在ModelArts的NoteBook下载速度很慢,所以建议大家下载到本地,再上传到NoteBook的CycleGAN/data目录下,下载链接为:https://s3.openi.org.cn/opendata/attachment/7/b/7beb4534-6e79-463e-a7c6-032510bab215?X-Amz-Algorithm=AWS4-HMAC-SHA256&X-Amz-Credential=1fa9e58b6899afd26dd3%2F20220814%2Fus-east-1%2Fs3%2Faws4_request&X-Amz-Date=20220814T085624Z&X-Amz-Expires=604800&X-Amz-SignedHeaders=host&response-content-disposition=attachment%3B filename%3D"monet2photo.zip"&X-Amz-Signature=20fbfd9c798701efcbf21d811f3dfdd6b8d5744f388c799bc38715f7fe78c783
上传完成后,解压数据集即可。我的运行截图如下图所示:


启动训练
注意,请在CycleGAN的目录下启动训练,如下图所示:

我是在GPU下的单卡训练,所以启动训练的命令为:
python train.py --platform GPU --device_id 0 --model ResNet --max_epoch 200 --dataroot ./data/monet2photo/ --outputs_dir ./outputs
运行截图为:

可以看到已经成功启动训练,打印出loss,此时我是用的Tesla V100显卡大约占了4GB显存,利用率接近100%,此时来看不适合用Tesla V100来跑,未能发挥其大显存的优势,而其计算能力其实一般。CycleGAN模型训练比较费时间,请注意花费,预计完成全部200epoch的训练需要72小时以上。
评估模型
python eval.py --platform GPU --device_id 0 --model ResNet --G_A_ckpt ./outputs/ckpt/G_A_200.ckpt --G_B_ckpt ./outputs/ckpt/G_B_200.ckpt
注意,这里的.ckpt模型名称,请根据实际训练生成的具体轮数的模型名称太难写,比如目前只保存了20epoch的模型,那上述命令的200就应该改成20。
更多命令或适配其他硬件平台和多卡情况,可参考scripts文件夹下脚本。
结语
我们简单介绍了著名的CycleGAN,给出了基于MindSpor的完整代码,并带着大家跑了一遍,目前有些问题,后续会更新。作为经典的GAN的一种,CycleGAN有很多值得我们学习的地方,还需要深入分析挖掘,以鉴今事。
关于代码运行的问题,可以到官仓提交issue求助,下为链接:https://gitee.com/mindspore/models/issues
带你徒手完成基于MindSpore的CycleGAN实现的更多相关文章
- 带你手写基于 Spring 的可插拔式 RPC 框架(一)介绍
概述 首先这篇文章是要带大家来实现一个框架,听到框架大家可能会觉得非常高大上,其实这和我们平时写业务员代码没什么区别,但是框架是要给别人使用的,所以我们要换位思考,怎么才能让别人用着舒服,怎么样才能让 ...
- 技术干货 | 基于MindSpore更好的理解Focal Loss
[本期推荐专题]物联网从业人员必读:华为云专家为你详细解读LiteOS各模块开发及其实现原理. 摘要:Focal Loss的两个性质算是核心,其实就是用一个合适的函数去度量难分类和易分类样本对总的损失 ...
- 基于MIndSpore框架的道路场景语义分割方法研究
基于MIndSpore框架的道路场景语义分割方法研究 概述 本文以华为最新国产深度学习框架Mindspore为基础,将城市道路下的实况图片解析作为任务背景,以复杂城市道路进行高精度的语义分割为任务目标 ...
- Vivado设计二:zynq的PS访问PL中的自带IP核(基于zybo)
1.建立工程 首先和Vivado设计一中一样,先建立工程(这部分就忽略了) 2.create block design 同样,Add IP 同样,也添加配置文件,这些都和设计一是一样的,没什么区别. ...
- 如何基于MindSpore实现万亿级参数模型算法?
摘要:近来,增大模型规模成为了提升模型性能的主要手段.特别是NLP领域的自监督预训练语言模型,规模越来越大,从GPT3的1750亿参数,到Switch Transformer的16000亿参数,又是一 ...
- 徒手打造基于Spark的数据工厂(Data Factory):从设计到实现
在大数据处理和人工智能时代,数据工厂(Data Factory)无疑是一个非常重要的大数据处理平台.市面上也有成熟的相关产品,比如Azure Data Factory,不仅功能强大,而且依托微软的云计 ...
- 带你手写基于 Spring 的可插拔式 RPC 框架(三)通信协议模块
在写代码之前我们先要想清楚几个问题. 我们的框架到底要实现什么功能? 我们要实现一个远程调用的 RPC 协议. 最终实现效果是什么样的? 我们能像调用本地服务一样调用远程的服务. 怎样实现上面的效果? ...
- 带你手写基于 Spring 的可插拔式 RPC 框架(二)整体结构
前言 上一篇文章中我们已经知道了什么是 RPC 框架和为什么要做一个 RPC 框架了,这一章我们来从宏观上分析,怎么来实现一个 RPC 框架,这个框架都有那些模块以及这些模块的作用. 总体设计 在我们 ...
- MindInsight:一款基于MindSpore框架的训练可视化插件
技术背景 在深度学习或者其他参数优化领域中,对于结果的可视化以及中间网络结构的可视化,也是一个非常重要的工作.一个好的可视化工具,可以更加直观的展示计算结果,可以帮助人们更快的发掘大量的数据中最有用的 ...
随机推荐
- 第06组Alpha冲刺总结
目录 1. 基本情况 2. 思考与总结 2.1. 设想和目标 2. 计划 3. 资源 4. 变更管理 5. 设计/实现 6. 测试/发布 7. 团队的角色,管理,合作 8. 总结 3. 敏捷开发 1. ...
- Docker 与 K8S学习笔记(二十三)—— Kubernetes集群搭建
小伙伴们,好久不见,这几个月实在太忙,所以一直没有更新,今天刚好有空,咱们继续k8s的学习,由于我们后面需要深入学习Pod的调度,所以我们原先使用MiniKube搭建的实验环境就不能满足我们的需求了, ...
- SQL年龄计算方法
第一种方法: 用DATEDIFF函数,DATEDIFF(YEAR,beginDate,endDate). 测试语句: 1 DECLARE @birthdayDate DATE 2 DECLARE @e ...
- 【物联网串口服务器通信经验教程】Modbus网关协议转换
在前面的文章中,我们已经详细地介绍了Modbus网关的几种主要类型,今天,就让我们来介绍一下其中简单协议转换的处理过程. 简单协议转换是最常规.最普遍的Modbus网关功能,也是数据处理效率最高Mod ...
- 百度地图API 地图圈区域并计算坐标点是否在区域内
<!doctype html> <html lang="en"> <head> <meta charset="UTF-8&quo ...
- 你真的懂Python命名吗?
转载请注明出处️ 作者:测试蔡坨坨 原文链接:caituotuo.top/7417a7f0.html 大家好,我是测试蔡坨坨. 今天,我们来聊一下Python命名那些事儿. 名为万物之始,万物始于无名 ...
- SQL报了一个不常见的错误,让新来的实习生懵了
摘要:前些天一个很简单的SQL报了一个不常见的错误. 本文分享自华为云社区<记一次mysql关联查询格式冲突问题[五月04]>,作者: KevinQ . 问题起源 作为CRUD程序员,最常 ...
- Linux开放指定端口命令(CentOS)
1.开启防火墙 systemctl start firewalld 2.开放指定端口 ##linux打开防火墙3389端口 firewall-cmd --zone=public --add-port= ...
- 理解 Python 的 for 循环
在本篇博客中,我们将讨论 Python 中 for 循环的原理. 我们将从一组基本例子和它的语法开始,还将讨论与 for 循环关联的 else 代码块的用处. 然后我们将介绍迭代对象.迭代器和迭代器协 ...
- Java模拟西宝高速公路
@ 目录 写在前面 一.仿真模拟的具体要求 二.类的设计 2.1 抽象父类PubVehicles 2.2 Expressway类 2.3 Passenger类 2.4 Timer类 2.5 Displ ...