1.导入各种库

上代码：

import os
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
import numpy as np
import torch
from torch import nn
import torch.optim as optim
import torchvision
#pip install torchvision
from torchvision import transforms, models, datasets
#https://pytorch.org/docs/stable/torchvision/index.html
import imageio
import time
import warnings
import random
import sys
import copy
import json
from PIL import Image

2.数据预处理

2.1数据读取

先看以下训练集和验证集存放的位置：

上代码：

data_dir = './flower_data/'
train_dir = data_dir + '/train'
valid_dir = data_dir + '/valid'

2.2图像增强

目的：我们所收集准备训练的数据都是很可贵的，数据越多成本也就越高，所以希望将有限的数据集最大化利用，这就时图像增强的目的。

定义：如下图小灰猫，进行翻转操作，小黄猫，进行不同角度的旋转操作，这样实现了一图多用的效果，在原数据的基础上，将数据集翻了几倍。比方说你现在有一个1w的数据集，经过数据增强，可以完成10w的数据集。

上代码：

data_transforms = {
    'train': transforms.Compose([transforms.RandomRotation(45),#随机旋转，-45到45度之间随机选
        transforms.CenterCrop(224),#从中心开始裁剪（224×224），因为训练集收集的图大小可能不同，但神经网络需要同样大小的输入.
        transforms.RandomHorizontalFlip(p=0.5),#随机水平翻转 选择一个概率概率，p=0.5就是说，有50%概率执行该操作。
        transforms.RandomVerticalFlip(p=0.5),#随机垂直翻转
        transforms.ColorJitter(brightness=0.2, contrast=0.1, saturation=0.1, hue=0.1),#参数1为亮度，参数2为对比度，参数3为饱和度，参数4为色相
        transforms.RandomGrayscale(p=0.025),#概率转换成灰度率，3通道就是R=G=B
        transforms.ToTensor(), #将数据转化成tensor格式输入
        transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225])#因为本例是要用别人的模型训练，所以要参考别人例子中提供的均值，标准差，对自己的的训练集进行标准化操作。
    ]),
    'valid': transforms.Compose([transforms.Resize(256), #验证集不需要做数据增强，其他处理方法和train一样。
        transforms.CenterCrop(224), #验证集数据裁剪成和训练集一样，才能对比
        transforms.ToTensor(),
        transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225])
    ]),
}

3.构建数据网络

3.1网络构建

batch_size = 8

image_datasets = {x: datasets.ImageFolder(os.path.join(data_dir, x), data_transforms[x]) for x in ['train', 'valid']} # 构建分类任务数据集，注意不同任务数据集构建方式不同。
dataloaders = {x: torch.utils.data.DataLoader(image_datasets[x], batch_size=batch_size, shuffle=True) for x in ['train', 'valid']} # 按照batch_size = 8大小加载数据。
dataset_sizes = {x: len(image_datasets[x]) for x in ['train', 'valid']} # 看一下数据的数量，该例'train': 6552, 'valid': 818
class_names = image_datasets['train'].classes

3.2读取标签对应的名字

网络最后的输出是一个代表类别的数值，比方说1，2，3，但我们希望看到这个数值对应的类别，所以json存这些信息，比方说{'1': 'pink primrose'}。

with open('cat_to_name.json', 'r') as f:
    cat_to_name = json.load(f)

4.展示数据

4.1数据转换

注意：进行训练时需要tensor格式的数据，所以展示的时候tensor的数据需要转换成numpy的格式，而且还需要还原回标准化的结果。

def im_convert(tensor): #im_convert转化函数
    """ 展示数据"""
    
    image = tensor.to("cpu").clone().detach()
    image = image.numpy().squeeze()
    image = image.transpose(1,2,0)
    image = image * np.array((0.229, 0.224, 0.225)) + np.array((0.485, 0.456, 0.406))
    image = image.clip(0, 1)

    return image

4.2画图

fig=plt.figure(figsize=(20, 12))
columns = 4
rows = 2

dataiter = iter(dataloaders['valid'])
inputs, classes = dataiter.next()

for idx in range (columns*rows):
    ax = fig.add_subplot(rows, columns, idx+1, xticks=[], yticks=[])
    ax.set_title(cat_to_name[str(int(class_names[classes[idx]]))])
    plt.imshow(im_convert(inputs[idx]))
plt.show()