通过GAN生成式对抗网络,产生mnist数据

引入包,数据约定等

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import input_data #读取数据的一个工具文件,不影响理解
import tensorflow as tf # 获取数据
mnist = input_data.read_data_sets('data/', one_hot=True)
trainimg = mnist.train.images X = mnist.train.images[:, :]
batch_size = 64 #用来返回真实数据
def iterate_minibatch(x, batch_size, shuffle=True):
indices = np.arange(x.shape[0])
if shuffle:
np.random.shuffle(indices)
for i in range(0, x.shape[0]-1000, batch_size):
temp = x[indices[i:i + batch_size], :]
temp = np.array(temp) * 2 - 1
yield np.reshape(temp, (-1, 28, 28, 1))

GAN对象结构

class GAN(object):
def __init__(self):
#初始函数,在这里对初始化模型
def netG(self, z):
#生成器模型
def netD(self, x, reuse=False):
#判别器模型

生成器函数

对随机值z(维度为1,100),进行包装,伪造,产生伪造数据。

包装过程概括为:全连接->reshape->反卷积

包装过程中使用了batch_normalization,Leaky ReLU,dropout,tanh等技巧

   #对随机值z(维度为1,100),进行包装,伪造,产生伪造数据。
#包装过程概括为:全连接->reshape->反卷积
#包装过程中使用了batch_normalization,Leaky ReLU,dropout,tanh等技巧
def netG(self,z,alpha=0.01):
with tf.variable_scope('generator') as scope:
layer1 = tf.layers.dense(z, 4 * 4 * 512) # 这是一个全连接层,输出 (n,4*4*512)
layer1 = tf.reshape(layer1, [-1, 4, 4, 512])
# batch normalization
layer1 = tf.layers.batch_normalization(layer1, training=True) # 做BN标准化处理
# Leaky ReLU
layer1 = tf.maximum(alpha * layer1, layer1)
# dropout
layer1 = tf.nn.dropout(layer1, keep_prob=0.8) # 4 x 4 x 512 to 7 x 7 x 256
layer2 = tf.layers.conv2d_transpose(layer1, 256, 4, strides=1, padding='valid')
layer2 = tf.layers.batch_normalization(layer2, training=True)
layer2 = tf.maximum(alpha * layer2, layer2)
layer2 = tf.nn.dropout(layer2, keep_prob=0.8) # 7 x 7 256 to 14 x 14 x 128
layer3 = tf.layers.conv2d_transpose(layer2, 128, 3, strides=2, padding='same')
layer3 = tf.layers.batch_normalization(layer3, training=True)
layer3 = tf.maximum(alpha * layer3, layer3)
layer3 = tf.nn.dropout(layer3, keep_prob=0.8) # 14 x 14 x 128 to 28 x 28 x 1
logits = tf.layers.conv2d_transpose(layer3, 1, 3, strides=2, padding='same')
# MNIST原始数据集的像素范围在0-1,这里的生成图片范围为(-1,1)
# 因此在训练时,记住要把MNIST像素范围进行resize
outputs = tf.tanh(logits) return outputs

判别器函数

通过深度卷积+全连接的形式,判别器将输入分类为真数据,还是假数据。

    def netD(self, x, reuse=False,alpha=0.01):
with tf.variable_scope('discriminator') as scope:
if reuse:
scope.reuse_variables()
layer1 = tf.layers.conv2d(x, 128, 3, strides=2, padding='same')
layer1 = tf.maximum(alpha * layer1, layer1)
layer1 = tf.nn.dropout(layer1, keep_prob=0.8) # 14 x 14 x 128 to 7 x 7 x 256
layer2 = tf.layers.conv2d(layer1, 256, 3, strides=2, padding='same')
layer2 = tf.layers.batch_normalization(layer2, training=True)
layer2 = tf.maximum(alpha * layer2, layer2)
layer2 = tf.nn.dropout(layer2, keep_prob=0.8) # 7 x 7 x 256 to 4 x 4 x 512
layer3 = tf.layers.conv2d(layer2, 512, 3, strides=2, padding='same')
layer3 = tf.layers.batch_normalization(layer3, training=True)
layer3 = tf.maximum(alpha * layer3, layer3)
layer3 = tf.nn.dropout(layer3, keep_prob=0.8) # 4 x 4 x 512 to 4*4*512 x 1
flatten = tf.reshape(layer3, (-1, 4 * 4 * 512))
f = tf.layers.dense(flatten, 1)
return f

初始化函数

有一个前置训练,将真实数据喂给判别器,训练判别器的鉴别能力

    # 有一个前置训练,将真实数据喂给判别器,训练判别器的鉴别能力
def __init__(self):
self.z = tf.placeholder(tf.float32, shape=[batch_size, 100], name='z') # 随机输入值
self.x = tf.placeholder(tf.float32, shape=[batch_size, 28, 28, 1], name='real_x') # 图片值 self.fake_x = self.netG(self.z) # 将随机输入,包装为伪造图片值 self.pre_logits = self.netD(self.x, reuse=False) # 判别器预训练时,判别器对真实数据的判别情况-未sigmoid处理
self.real_logits = self.netD(self.x, reuse=True) # 判别器对真实数据的判别情况-未sigmoid处理
self.fake_logits = self.netD(self.fake_x, reuse=True) # 判别器对伪造数据的判别情况-未sigmoid处理 # 预训练时判别器,判别器将真实数据判定为真的得分情况。
self.loss_pre_D = tf.reduce_mean(tf.nn.sigmoid_cross_entropy_with_logits(logits=self.pre_logits,
labels=tf.ones_like(self.pre_logits)))
# 训练时,判别器将真实数据判定为真,将伪造数据判定为假的得分情况。
self.loss_D = tf.reduce_mean(tf.nn.sigmoid_cross_entropy_with_logits(logits=self.real_logits,
labels=tf.ones_like(self.real_logits))) + \
tf.reduce_mean(tf.nn.sigmoid_cross_entropy_with_logits(logits=self.fake_logits,
labels=tf.zeros_like(self.fake_logits)))
# 训练时,生成器伪造的数据,被判定为真实数据的得分情况。
self.loss_G = tf.reduce_mean(tf.nn.sigmoid_cross_entropy_with_logits(logits=self.fake_logits,
labels=tf.ones_like(self.fake_logits))) # 获取生成器和判定器对应的变量地址,用于更新变量
t_vars = tf.trainable_variables()
self.g_vars = [var for var in t_vars if var.name.startswith("generator")]
self.d_vars = [var for var in t_vars if var.name.startswith("discriminator")]

开始训练

gan = DCGAN()
#预训练时的梯度优化函数
d_pre_optim = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=0.001, beta1=0.4).minimize(gan.loss_pre_D, var_list=gan.d_vars)
#判别器的梯度优化函数
d_optim = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=0.001, beta1=0.4).minimize(gan.loss_D, var_list=gan.d_vars)
#预训练时的梯度优化函数
g_optim = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=0.001, beta1=0.4).minimize(gan.loss_G, var_list=gan.g_vars) init = tf.global_variables_initializer() with tf.Session() as sess:
sess.run(init)
#对判别器的预训练,训练了两个epoch
for i in range(2):
print('判别器初始训练,第' + str(i) + '次包')
for x_batch in iterate_minibatch(X, batch_size=batch_size):
loss_pre_D, _ = sess.run([gan.pre_logits, d_pre_optim],
feed_dict={
gan.x: x_batch
})
#训练5个epoch
for epoch in range(5):
print('对抗' + str(epoch) + '次包')
avg_loss = 0
count = 0
for x_batch in iterate_minibatch(X, batch_size=batch_size):
z_batch = np.random.uniform(-1, 1, size=(batch_size, 100)) # 随机起点值 loss_D, _ = sess.run([gan.loss_D, d_optim],
feed_dict={
gan.z: z_batch,
gan.x: x_batch
}) loss_G, _ = sess.run([gan.loss_G, g_optim],
feed_dict={
gan.z: z_batch,
# gan.x: np.zeros(z_batch.shape)
}) avg_loss += loss_D
count += 1 # 显示预测情况
if True:
avg_loss /= count
z = np.random.normal(size=(batch_size, 100))
excerpt = np.random.randint(100, size=batch_size)
needTest = np.reshape(X[excerpt, :], (-1, 28, 28, 1))
fake_x, real_logits, fake_logits = sess.run([gan.fake_x, gan.real_logits, gan.fake_logits],
feed_dict={gan.z: z, gan.x: needTest})
# accuracy = (np.sum(real_logits > 0.5) + np.sum(fake_logits < 0.5)) / (2 * batch_size)
print('real_logits')
print(len(real_logits))
print('fake_logits')
print(len(fake_logits))
print('\ndiscriminator loss at epoch %d: %f' % (epoch, avg_loss))
# print('\ndiscriminator accuracy at epoch %d: %f' % (epoch, accuracy))
print('----')
print() # curr_img = np.reshape(trainimg[i, :], (28, 28)) # 28 by 28 matrix
curr_img = np.reshape(fake_x[0], (28, 28))
plt.matshow(curr_img, cmap=plt.get_cmap('gray'))
plt.show()
curr_img2 = np.reshape(fake_x[10], (28, 28))
plt.matshow(curr_img2, cmap=plt.get_cmap('gray'))
plt.show()
curr_img3 = np.reshape(fake_x[20], (28, 28))
plt.matshow(curr_img3, cmap=plt.get_cmap('gray'))
plt.show() curr_img4 = np.reshape(fake_x[30], (28, 28))
plt.matshow(curr_img4, cmap=plt.get_cmap('gray'))
plt.show() curr_img5 = np.reshape(fake_x[40], (28, 28))
plt.matshow(curr_img5, cmap=plt.get_cmap('gray'))
plt.show()
# plt.figure(figsize=(28, 28)) # plt.title("" + str(i) + "th Training Data "
# + "Label is " + str(curr_label))
# print("" + str(i) + "th Training Data "
# + "Label is " + str(curr_label)) # plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1])
# plt.scatter(fake_x[:, 0], fake_x[:, 1])
# plt.show()

结果

下载链接

GAN生成式对抗网络(三)——mnist数据生成的更多相关文章

  1. GAN生成式对抗网络(四)——SRGAN超高分辨率图片重构

    论文pdf 地址:https://arxiv.org/pdf/1609.04802v1.pdf 我的实际效果 清晰度距离我的期待有距离. 颜色上面存在差距. 解决想法 增加一个颜色判别器.将颜色值反馈 ...

  2. GAN生成式对抗网络(一)——原理

    生成式对抗网络(GAN, Generative Adversarial Networks )是一种深度学习模型 GAN包括两个核心模块. 1.生成器模块 --generator 2.判别器模块--de ...

  3. 不要怂,就是GAN (生成式对抗网络) (一)

    前面我们用 TensorFlow 写了简单的 cifar10 分类的代码,得到还不错的结果,下面我们来研究一下生成式对抗网络 GAN,并且用 TensorFlow 代码实现. 自从 Ian Goodf ...

  4. 不要怂,就是GAN (生成式对抗网络) (一): GAN 简介

    前面我们用 TensorFlow 写了简单的 cifar10 分类的代码,得到还不错的结果,下面我们来研究一下生成式对抗网络 GAN,并且用 TensorFlow 代码实现. 自从 Ian Goodf ...

  5. 不要怂,就是GAN (生成式对抗网络) (二):数据读取和操作

    前面我们了解了 GAN 的原理,下面我们就来用 TensorFlow 搭建 GAN(严格说来是 DCGAN,如无特别说明,本系列文章所说的 GAN 均指 DCGAN),如前面所说,GAN 分为有约束条 ...

  6. 不要怂,就是GAN (生成式对抗网络) (二)

    前面我们了解了 GAN 的原理,下面我们就来用 TensorFlow 搭建 GAN(严格说来是 DCGAN,如无特别说明,本系列文章所说的 GAN 均指 DCGAN),如前面所说,GAN 分为有约束条 ...

  7. 不要怂,就是GAN (生成式对抗网络) (六):Wasserstein GAN(WGAN) TensorFlow 代码

    先来梳理一下我们之前所写的代码,原始的生成对抗网络,所要优化的目标函数为: 此目标函数可以分为两部分来看: ①固定生成器 G,优化判别器 D, 则上式可以写成如下形式: 可以转化为最小化形式: 我们编 ...

  8. 不要怂,就是GAN (生成式对抗网络) (三):判别器和生成器 TensorFlow Model

    在 /home/your_name/TensorFlow/DCGAN/ 下新建文件 utils.py,输入如下代码: import scipy.misc import numpy as np # 保存 ...

  9. 不要怂,就是GAN (生成式对抗网络) (四):训练和测试 GAN

    在 /home/your_name/TensorFlow/DCGAN/ 下新建文件 train.py,同时新建文件夹 logs 和文件夹 samples,前者用来保存训练过程中的日志和模型,后者用来保 ...

随机推荐

  1. c++学习(二)------this指针学习

    在c++中,类的不同实例有自己的数据(储存在不同地方),有很多拷贝.而类的成员函数却只有一份备份. 而不同的类的实例却可以调用同一个函数,这是通过this指针来完成的. *this代表当前类本身,th ...

  2. Kafka集群安装及prometheus监控

    前提 zookeeper安装参考:https://www.cnblogs.com/JustinLau/p/11372782.html 其他安装参考:https://www.cnblogs.com/lu ...

  3. Luogu5327 ZJOI2019语言(树上差分+线段树合并)

    暴力树剖做法显然,即使做到两个log也不那么优美. 考虑避免树剖做到一个log.那么容易想到树上差分,也即要对每个点统计所有经过他的路径产生的总贡献(显然就是所有这些路径端点所构成的斯坦纳树大小),并 ...

  4. java获取端口号,不用request

    Integer port = null; MBeanServer mBeanServer = null; List<MBeanServer> mBeanServers = MBeanSer ...

  5. Unity性能优化-对象池

    1.对象池Object Pool的原理: 有些GameObject是在游戏中需要频繁生成并销毁的(比如射击游戏中的子弹),以前的常规做法是:Instantiate不断生成预设件Prefab,然后采用碰 ...

  6. CCF 201809-1 卖菜

    题目: 问题描述 在一条街上有n个卖菜的商店,按1至n的顺序排成一排,这些商店都卖一种蔬菜. 第一天,每个商店都自己定了一个价格.店主们希望自己的菜价和其他商店的一致,第二天,每一家商店都会根据他自己 ...

  7. opencv-01--图像的遍历

    遍历图像的4种方式 一.at<typename>(i,j) Mat类提供了一个at的方法用于取得图像上的点,它是一个模板函数,可以取到任何类型的图像上的点.下面我们通过一个图像处理中的实际 ...

  8. iOS 超级签名详解

    一.原理 把安装设备当做开发设备进行分发.说的明白一些,开发者可以在开发者后台添加手机的UDID,然后重新打包一个IPA文件,分发平台,然后被添加的UDID就可以下载. 二.优缺点 优势: 直接分发, ...

  9. 常用的virsh管理命令

    常用的virsh管理命令 列出所有的虚拟机 [root@ubuntu ~]# virsh list --all 显示虚拟机信息 [root@ubuntu ~]# virsh dominfo CentO ...

  10. mongodb聚合查询-aggregate

    Mongodb-aggregate 在工作中经常遇到一些mongodb的聚合操作,和mysql对比起来,mongo存储的可以是复杂的类型,比如数组,字典等mysql不善于处理的文档型结构,但是mong ...