Pytorch使用MNIST数据集实现基础GAN和DCGAN详解-创新互联

原始生成对抗网络Generative Adversarial Networks GAN包含生成器Generator和判别器Discriminator，数据有真实数据groundtruth，还有需要网络生成的“fake”数据，目的是网络生成的fake数据可以“骗过”判别器，让判别器认不出来，就是让判别器分不清进入的数据是真实数据还是fake数据。总的来说是：判别器区分真实数据和fake数据的能力越强越好；生成器生成的数据骗过判别器的能力越强越好，这个是矛盾的，所以只能交替训练网络。

成都创新互联公司是一家集网站建设,榕江企业网站建设,榕江品牌网站建设,网站定制,榕江网站建设报价,网络营销,网络优化,榕江网站推广为一体的创新建站企业，帮助传统企业提升企业形象加强企业竞争力。可充分满足这一群体相比中小企业更为丰富、高端、多元的互联网需求。同时我们时刻保持专业、时尚、前沿，时刻以成就客户成长自我，坚持不断学习、思考、沉淀、净化自己，让我们为更多的企业打造出实用型网站。

需要搭建生成器网络和判别器网络，训练的时候交替训练。

首先训练判别器的参数，固定生成器的参数，让判别器判断生成器生成的数据，让其和0接近，让判别器判断真实数据，让其和1接近；

接着训练生成器的参数，固定判别器的参数，让生成器生成的数据进入判别器，让判断结果和1接近。生成器生成数据需要给定随机初始值

线性版：

import torch
from torch.utils.data import DataLoader
from torchvision.datasets import MNIST
from torchvision import transforms
from torch import optim
import torch.nn as nn
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib.gridspec as gridspec
 
def showimg(images,count):
 images=images.detach().numpy()[0:16,:]
 images=255*(0.5*images+0.5)
 images = images.astype(np.uint8)
 grid_length=int(np.ceil(np.sqrt(images.shape[0])))
 plt.figure(figsize=(4,4))
 width = int(np.sqrt((images.shape[1])))
 gs = gridspec.GridSpec(grid_length,grid_length,wspace=0,hspace=0)
 # gs.update(wspace=0, hspace=0)
 print('starting...')
 for i, img in enumerate(images):
 ax = plt.subplot(gs[i])
 ax.set_xticklabels([])
 ax.set_yticklabels([])
 ax.set_aspect('equal')
 plt.imshow(img.reshape([width,width]),cmap = plt.cm.gray)
 plt.axis('off')
 plt.tight_layout()
 print('showing...')
 plt.tight_layout()
 plt.savefig('./GAN_Image/%d.png'%count, bbox_inches='tight')
 
def loadMNIST(batch_size): #MNIST图片的大小是28*28
 trans_img=transforms.Compose([transforms.ToTensor()])
 trainset=MNIST('./data',train=True,transform=trans_img,download=True)
 testset=MNIST('./data',train=False,transform=trans_img,download=True)
 # device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu")
 trainloader=DataLoader(trainset,batch_size=batch_size,shuffle=True,num_workers=10)
 testloader = DataLoader(testset, batch_size=batch_size, shuffle=False, num_workers=10)
 return trainset,testset,trainloader,testloader
 
class discriminator(nn.Module):
 def __init__(self):
 super(discriminator,self).__init__()
 self.dis=nn.Sequential(
  nn.Linear(784,300),
  nn.LeakyReLU(0.2),
  nn.Linear(300,150),
  nn.LeakyReLU(0.2),
  nn.Linear(150,1),
  nn.Sigmoid()
 )
 def forward(self, x):
 x=self.dis(x)
 return x
 
class generator(nn.Module):
 def __init__(self,input_size):
 super(generator,self).__init__()
 self.gen=nn.Sequential(
  nn.Linear(input_size,150),
  nn.ReLU(True),
  nn.Linear(150,300),
  nn.ReLU(True),
  nn.Linear(300,784),
  nn.Tanh()
 )
 def forward(self, x):
 x=self.gen(x)
 return x
 
if __name__=="__main__":
 criterion=nn.BCELoss()
 num_img=100
 z_dimension=100
 D=discriminator()
 G=generator(z_dimension)
 trainset, testset, trainloader, testloader = loadMNIST(num_img) # data
 d_optimizer=optim.Adam(D.parameters(),lr=0.0003)
 g_optimizer=optim.Adam(G.parameters(),lr=0.0003)
 '''
 交替训练的方式训练网络
 先训练判别器网络D再训练生成器网络G
 不同网络的训练次数是超参数
 也可以两个网络训练相同的次数
 这样就可以不用分别训练两个网络
 '''
 count=0
 #鉴别器D的训练,固定G的参数
 epoch = 100
 gepoch = 1
 for i in range(epoch):
 for (img, label) in trainloader:
  # num_img=img.size()[0]
  real_img=img.view(num_img,-1)#展开为28*28=784
  real_label=torch.ones(num_img)#真实label为1
  fake_label=torch.zeros(num_img)#假的label为0
 
  #compute loss of real_img
  real_out=D(real_img) #真实图片送入判别器D输出0~1
  d_loss_real=criterion(real_out,real_label)#得到loss
  real_scores=real_out#真实图片放入判别器输出越接近1越好
 
  #compute loss of fake_img
  z=torch.randn(num_img,z_dimension)#随机生成向量
  fake_img=G(z)#将向量放入生成网络G生成一张图片
  fake_out=D(fake_img)#判别器判断假的图片
  d_loss_fake=criterion(fake_out,fake_label)#假的图片的loss
  fake_scores=fake_out#假的图片放入判别器输出越接近0越好
 
  #D bp and optimize
  d_loss=d_loss_real+d_loss_fake
  d_optimizer.zero_grad() #判别器D的梯度归零
  d_loss.backward() #反向传播
  d_optimizer.step() #更新判别器D参数
 
  #生成器G的训练compute loss of fake_img
  for j in range(gepoch):
  fake_label = torch.ones(num_img) # 真实label为1
  z = torch.randn(num_img, z_dimension) # 随机生成向量
  fake_img = G(z) # 将向量放入生成网络G生成一张图片
  output = D(fake_img) # 经过判别器得到结果
  g_loss = criterion(output, fake_label)#得到假的图片与真实标签的loss
  #bp and optimize
  g_optimizer.zero_grad() #生成器G的梯度归零
  g_loss.backward() #反向传播
  g_optimizer.step()#更新生成器G参数
 print('Epoch [{}/{}], d_loss: {:.6f}, g_loss: {:.6f} '
   'D real: {:.6f}, D fake: {:.6f}'.format(
  i, epoch, d_loss.data[0], g_loss.data[0],
  real_scores.data.mean(), fake_scores.data.mean()))
 showimg(fake_img,count)
 # plt.show()
 count += 1

另外有需要云服务器可以了解下创新互联scvps.cn，海内外云服务器15元起步，三天无理由+7*72小时售后在线，公司持有idc许可证，提供“云服务器、裸金属服务器、高防服务器、香港服务器、美国服务器、虚拟主机、免备案服务器”等云主机租用服务以及企业上云的综合解决方案，具有“安全稳定、简单易用、服务可用性高、性价比高”等特点与优势，专为企业上云打造定制，能够满足用户丰富、多元化的应用场景需求。

本文标题：Pytorch使用MNIST数据集实现基础GAN和DCGAN详解-创新互联
网页链接：http://cxhlcq.com/article/ceggoo.html