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python机器学习pytorch自定义数据加载器_python_

2023-05-25 353人已围观

简介 python机器学习pytorch自定义数据加载器_python_

正文

处理数据样本的代码可能会逐渐变得混乱且难以维护；理想情况下，我们希望我们的数据集代码与我们的模型训练代码分离，以获得更好的可读性和模块化。PyTorch 提供了两个数据原语：torch.utils.data.DataLoader和torch.utils.data.Dataset 允许我们使用预加载的数据集以及自定义数据。 Dataset存储样本及其对应的标签，DataLoader封装了一个迭代器用于遍历Dataset，以便轻松访问样本数据。

PyTorch 领域库提供了许多预加载的数据集（例如 FashionMNIST），这些数据集继承自torch.utils.data.Dataset并实现了特定于特定数据的功能。它们可用于对您的模型进行原型设计和基准测试。你可以在这里找到它们：图像数据集、 文本数据集和 音频数据集

1. 加载数据集

下面是如何从 TorchVision 加载Fashion-MNIST数据集的示例。Fashion-MNIST 是 Zalando 文章图像的数据集，由 60,000 个训练示例和 10,000 个测试示例组成。每个示例都包含 28×28 灰度图像和来自 10 个类别之一的相关标签。

我们使用以下参数加载FashionMNIST 数据集：

  • root是存储训练/测试数据的路径，
  • train指定训练或测试数据集，
  • download=True如果数据不可用，则从 Internet 下载数据root。
  • transform并target_transform指定特征和标签转换
import torch from torch.utils.data import Dataset from torchvision import datasets from torchvision.transforms import ToTensor import matplotlib.pyplot as plt training_data = datasets.FashionMNIST( root="data", train=True, download=True, transform=ToTensor() ) test_data = datasets.FashionMNIST( root="data", train=False, download=True, transform=ToTensor() ) 
Downloading http://fashion-mnist.s3-website.eu-central-1.amazonaws.com/train-images-idx3-ubyte.gz Downloading http://fashion-mnist.s3-website.eu-central-1.amazonaws.com/train-images-idx3-ubyte.gz to data/FashionMNIST/raw/train-images-idx3-ubyte.gz 0%| | 0/26421880 [00:00

2. 迭代和可视化数据集

我们可以像python 列表一样索引Datasets，比如：

training_data[index]. 

我们用matplotlib来可视化训练数据中的一些样本。

labels_map = { 0: "T-Shirt", 1: "Trouser", 2: "Pullover", 3: "Dress", 4: "Coat", 5: "Sandal", 6: "Shirt", 7: "Sneaker", 8: "Bag", 9: "Ankle Boot", } figure = plt.figure(figsize=(8, 8)) cols, rows = 3, 3 for i in range(1, cols * rows + 1): sample_idx = torch.randint(len(training_data), size=(1,)).item() img, label = training_data[sample_idx] figure.add_subplot(rows, cols, i) plt.title(labels_map[label]) plt.axis("off") plt.imshow(img.squeeze(), cmap="gray") plt.show()

3.创建自定义数据集

自定义 Dataset 类必须实现三个函数：init、len__和__getitem。

比如: FashionMNIST 图像存储在一个目录img_dir中，它们的标签分别存储在一个 CSV 文件annotations_file中。

在接下来的部分中，我们将分析每个函数中发生的事情。

import os import pandas as pd from torchvision.io import read_image class CustomImageDataset(Dataset): def __init__(self, annotations_file, img_dir, transform=None, target_transform=None): self.img_labels = pd.read_csv(annotations_file) self.img_dir = img_dir self.transform = transform self.target_transform = target_transform def __len__(self): return len(self.img_labels) def __getitem__(self, idx): img_path = os.path.join(self.img_dir, self.img_labels.iloc[idx, 0]) image = read_image(img_path) label = self.img_labels.iloc[idx, 1] if self.transform: image = self.transform(image) if self.target_transform: label = self.target_transform(label) return image, label

3.1 __init__

init 函数在实例化 Dataset 对象时运行一次。我们初始化包含图像、注释文件和两种转换的目录（在下一节中更详细地介绍）。

labels.csv 文件如下所示：

tshirt1.jpg, 0 tshirt2.jpg, 0 ...... ankleboot999.jpg, 9 
def __init__(self, annotations_file, img_dir, transform=None, target_transform=None): self.img_labels = pd.read_csv(annotations_file) self.img_dir = img_dir self.transform = transform self.target_transform = target_transform

3.2 __len__

len 函数返回我们数据集中的样本数。

例子：

def __len__(self): return len(self.img_labels)

3.3 __getitem__

getitem 函数从给定索引处的数据集中加载并返回一个样本idx。基于索引，它识别图像在磁盘上的位置，使用 将其转换为张量read_image，从 csv 数据中检索相应的标签self.img_labels，调用它们的转换函数（如果适用），并返回张量图像和相应的标签一个元组。

def __getitem__(self, idx): img_path = os.path.join(self.img_dir, self.img_labels.iloc[idx, 0]) image = read_image(img_path) label = self.img_labels.iloc[idx, 1] if self.transform: image = self.transform(image) if self.target_transform: label = self.target_transform(label) return image, label

4. 使用 DataLoaders 为训练准备数据

Dataset一次加载一个样本数据和其对应的label。在训练模型时，我们通常希望以minibatches“小批量”的形式传递样本，在每个 epoch 重新洗牌以减少模型过拟合，并使用 Pythonmultiprocessing加速数据检索。

DataLoader是一个可迭代对象，它封装了复杂性并暴漏了简单的API。

from torch.utils.data import DataLoader train_dataloader = DataLoader(training_data, batch_size=64, shuffle=True) test_dataloader = DataLoader(test_data, batch_size=64, shuffle=True)

5.遍历 DataLoader

我们已将该数据集加载到 DataLoader中，并且可以根据需要遍历数据集。下面的每次迭代都会返回一批train_features和train_labels（分别包含batch_size=64特征和标签）。因为我们指定shuffle=True了 ，所以在我们遍历所有批次之后，数据被打乱（为了更细粒度地控制数据加载顺序，请查看Samplers）。

# Display image and label. train_features, train_labels = next(iter(train_dataloader)) print(f"Feature
                
                

                

                                            
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