[PyTorch][chapter 57][WGAN-GP 代码实现]

2023-10-08 12:29

本文主要是介绍[PyTorch][chapter 57][WGAN-GP 代码实现],希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

前言:

 下图为WGAN 的效果图:

  绿色为真实数据的分布: 8个高斯分布

  红色: 为随机产生的数据分布,跟真实分布基本一致

WGAN-GP:

1 判别器D: 最后一层去掉sigmoid
2 生成器G 和判别器D: loss不取log
3 损失函数 增加了penalty,使用Adam

 Wasserstein GAN
1 判别器D: 最后一层去掉sigmoid
2 生成器G 和判别器D: loss不取log
3 每次更新判别器的参数之后把它们的绝对值截断到不超过一个固定常数c
4 不要用基于动量的优化算法(包括momentum和Adam),推荐RMSProp,SGD也行
 


一  简介

    1.1 模型结构

 1.2 伪代码

      


二  wgan.py

 主要变化:

    Generator 中 去掉了之前的logit 函数

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Thu Sep 28 11:10:19 2023@author: chengxf2
"""import torch
from   torch import nn#生成器模型
h_dim = 400
class Generator(nn.Module):def __init__(self):super(Generator,self).__init__()# z: [batch,input_features]self.net = nn.Sequential(nn.Linear(2, h_dim),nn.ReLU(True),nn.Linear( h_dim, h_dim),nn.ReLU(True),nn.Linear(h_dim, h_dim),nn.ReLU(True),nn.Linear(h_dim, 2))def forward(self, z):output = self.net(z)return output#鉴别器模型
class Discriminator(nn.Module):def __init__(self):super(Discriminator,self).__init__()hDim=400# x: [batch,input_features]self.net = nn.Sequential(nn.Linear(2, hDim),nn.ReLU(True),nn.Linear(hDim, hDim),nn.ReLU(True),nn.Linear(hDim, hDim),nn.ReLU(True),nn.Linear(hDim, 1),)def forward(self, x):#x:[batch,1]output = self.net(x)out = output.view(-1)return out

三 main.py

  主要变化:

    损失函数中增加了gradient_penalty

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Thu Sep 28 11:28:32 2023@author: chengxf2
"""import visdom
from gan  import  Discriminator
from gan  import Generator
import numpy as np
import random
import torch
from   torch import nn, optim
from    matplotlib import pyplot as plt
from torch import autogradh_dim =400
batchsz = 256
viz = visdom.Visdom()
device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu")def weights_init(net):if isinstance(net, nn.Linear):# net.weight.data.normal_(0.0, 0.02)nn.init.kaiming_normal_(net.weight)net.bias.data.fill_(0)def data_generator():"""8- gaussian destributionReturns-------None."""scale = 2a = np.sqrt(2.0)centers =[(1,0),(-1,0),(0,1),(0,-1),(1/a,1/a),(1/a,-1/a),(-1/a, 1/a),(-1/a,-1/a)]centers = [(scale*x, scale*y) for x,y in centers]while True:dataset =[]for i in range(batchsz):point = np.random.randn(2)*0.02center = random.choice(centers)point[0] += center[0]point[1] += center[1]dataset.append(point)dataset = np.array(dataset).astype(np.float32)dataset /=a#生成器函数是一个特殊的函数,可以返回一个迭代器yield datasetdef generate_image(D, G, xr, epoch):      #xr表示真实的sample"""Generates and saves a plot of the true distribution, the generator, and thecritic."""N_POINTS = 128RANGE = 3plt.clf()points = np.zeros((N_POINTS, N_POINTS, 2), dtype='float32')points[:, :, 0] = np.linspace(-RANGE, RANGE, N_POINTS)[:, None]points[:, :, 1] = np.linspace(-RANGE, RANGE, N_POINTS)[None, :]points = points.reshape((-1, 2))             # (16384, 2)x = y = np.linspace(-RANGE, RANGE, N_POINTS)N = len(x)# draw contourwith torch.no_grad():points = torch.Tensor(points)      # [16384, 2]disc_map = D(points).cpu().numpy() # [16384]plt.contour(x, y, disc_map.reshape((N, N)).transpose())#plt.clabel(cs, inline=1, fontsize=10)plt.colorbar()# draw sampleswith torch.no_grad():z = torch.randn(batchsz, 2)                 # [b, 2]samples = G(z).cpu().numpy()                # [b, 2]plt.scatter(xr[:, 0], xr[:, 1], c='green', marker='.')plt.scatter(samples[:, 0], samples[:, 1], c='red', marker='+')viz.matplot(plt, win='contour', opts=dict(title='p(x):%d'%epoch))def gradient_penalty(D, xr,xf):#[b,1]t =  torch.rand(batchsz, 1).to(device)       #[b,1]=>[b,2]  保证每个sample t 相同t =  t.expand_as(xr)#sample penalty interpoation [b,2]mid = t*xr +(1-t)*xfmid.requires_grad_()pred = D(mid) #[256]'''grad_outputs:   如果outputs 是向量,则此参数必须写retain_graph:  True 则保留计算图, False则释放计算图create_graph: 若要计算高阶导数,则必须选为Trueallow_unused: 允许输入变量不进入计算'''grads = autograd.grad(outputs= pred, inputs = mid,grad_outputs= torch.ones_like(pred),create_graph=True,retain_graph=True,only_inputs=True)[0]gp = torch.pow(grads.norm(2, dim=1)-1,2).mean()return gpdef main():lambd = 0.2 #超参数maxIter = 1000torch.manual_seed(10)np.random.seed(10)data_iter  = data_generator()G = Generator().to(device)D = Discriminator().to(device)G.apply(weights_init)D.apply(weights_init)optim_G = optim.Adam(G.parameters(),lr =5e-4, betas=(0.5,0.9))optim_D = optim.Adam(D.parameters(),lr =5e-4, betas=(0.5,0.9))K = 5viz.line([[0,0]], [0], win='loss', opts=dict(title='loss', legend=['D', 'G']))for epoch in range(maxIter):#1: train Discrimator fistlyfor k in range(K):#1.1: train on real dataxr = next(data_iter)xr = torch.from_numpy(xr).to(device)predr = D(xr)#max(predr) == min(-predr)lossr = -predr.mean()#1.2: train on fake dataz = torch.randn(batchsz,2).to(device) #[b,2] 随机产生的噪声xf = G(z).detach() #固定G,不更新G参数 tf.stop_gradient()predf =D(xf)lossf = predf.mean()#1.3 gradient_penaltygp = gradient_penalty(D, xr,xf.detach())#aggregate allloss_D = lossr + lossf +lambd*gpoptim_D.zero_grad()loss_D.backward()optim_D.step()#print("\n Discriminator 训练结束 ",loss_D.item())# 2 train  Generator#2.1 train on fake dataz = torch.randn(batchsz, 2).to(device)xf = G(z)predf =D(xf) #期望最大loss_G= -predf.mean()#optimizeoptim_G.zero_grad()loss_G.backward()optim_G.step()if epoch %100 ==0:viz.line([[loss_D.item(), loss_G.item()]], [epoch], win='loss', update='append')generate_image(D, G, xr, epoch)print("\n epoch: %d"%epoch,"\t lossD: %7.4f"%loss_D.item(),"\t lossG: %7.4f"%loss_G.item())if __name__ == "__main__":main()

参考:

课时130 WGAN-GP实战_哔哩哔哩_bilibili

WGAN基本原理及Pytorch实现WGAN-CSDN博客

CSDN

这篇关于[PyTorch][chapter 57][WGAN-GP 代码实现]的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/165261

相关文章

Java实现字节字符转bcd编码

《Java实现字节字符转bcd编码》BCD是一种将十进制数字编码为二进制的表示方式,常用于数字显示和存储,本文将介绍如何在Java中实现字节字符转BCD码的过程,需要的小伙伴可以了解下... 目录前言BCD码是什么Java实现字节转bcd编码方法补充总结前言BCD码(Binary-Coded Decima

SpringBoot全局域名替换的实现

《SpringBoot全局域名替换的实现》本文主要介绍了SpringBoot全局域名替换的实现,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一... 目录 项目结构⚙️ 配置文件application.yml️ 配置类AppProperties.Ja

Python实现批量CSV转Excel的高性能处理方案

《Python实现批量CSV转Excel的高性能处理方案》在日常办公中,我们经常需要将CSV格式的数据转换为Excel文件,本文将介绍一个基于Python的高性能解决方案,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一... 目录一、场景需求二、技术方案三、核心代码四、批量处理方案五、性能优化六、使用示例完整代码七、小结一、

Java实现将HTML文件与字符串转换为图片

《Java实现将HTML文件与字符串转换为图片》在Java开发中,我们经常会遇到将HTML内容转换为图片的需求,本文小编就来和大家详细讲讲如何使用FreeSpire.DocforJava库来实现这一功... 目录前言核心实现:html 转图片完整代码场景 1:转换本地 HTML 文件为图片场景 2:转换 H

C#使用Spire.Doc for .NET实现HTML转Word的高效方案

《C#使用Spire.Docfor.NET实现HTML转Word的高效方案》在Web开发中,HTML内容的生成与处理是高频需求,然而,当用户需要将HTML页面或动态生成的HTML字符串转换为Wor... 目录引言一、html转Word的典型场景与挑战二、用 Spire.Doc 实现 HTML 转 Word1

C#实现一键批量合并PDF文档

《C#实现一键批量合并PDF文档》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用C#实现一键批量合并PDF文档功能,文中的示例代码简洁易懂,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录前言效果展示功能实现1、添加文件2、文件分组(书签)3、定义页码范围4、自定义显示5、定义页面尺寸6、PDF批量合并7、其他方法

SpringBoot实现不同接口指定上传文件大小的具体步骤

《SpringBoot实现不同接口指定上传文件大小的具体步骤》:本文主要介绍在SpringBoot中通过自定义注解、AOP拦截和配置文件实现不同接口上传文件大小限制的方法,强调需设置全局阈值远大于... 目录一  springboot实现不同接口指定文件大小1.1 思路说明1.2 工程启动说明二 具体实施2

Python实现精确小数计算的完全指南

《Python实现精确小数计算的完全指南》在金融计算、科学实验和工程领域,浮点数精度问题一直是开发者面临的重大挑战,本文将深入解析Python精确小数计算技术体系,感兴趣的小伙伴可以了解一下... 目录引言:小数精度问题的核心挑战一、浮点数精度问题分析1.1 浮点数精度陷阱1.2 浮点数误差来源二、基础解决

Java实现在Word文档中添加文本水印和图片水印的操作指南

《Java实现在Word文档中添加文本水印和图片水印的操作指南》在当今数字时代,文档的自动化处理与安全防护变得尤为重要,无论是为了保护版权、推广品牌,还是为了在文档中加入特定的标识,为Word文档添加... 目录引言Spire.Doc for Java:高效Word文档处理的利器代码实战:使用Java为Wo

Java实现远程执行Shell指令

《Java实现远程执行Shell指令》文章介绍使用JSch在SpringBoot项目中实现远程Shell操作,涵盖环境配置、依赖引入及工具类编写,详解分号和双与号执行多指令的区别... 目录软硬件环境说明编写执行Shell指令的工具类总结jsch(Java Secure Channel)是SSH2的一个纯J