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怎么使用pytorch读取数据集

发表于：2024-10-24 作者：千家信息网编辑

千家信息网最后更新 2024年10月24日，这篇"怎么使用pytorch读取数据集"文章的知识点大部分人都不太理解，所以小编给大家总结了以下内容，内容详细，步骤清晰，具有一定的借鉴价值，希望大家阅读完这篇文章能有所收获，下面我们一起来看看这篇"

千家信息网最后更新 2024年10月24日怎么使用pytorch读取数据集

这篇"怎么使用pytorch读取数据集"文章的知识点大部分人都不太理解，所以小编给大家总结了以下内容，内容详细，步骤清晰，具有一定的借鉴价值，希望大家阅读完这篇文章能有所收获，下面我们一起来看看这篇"怎么使用pytorch读取数据集"文章吧。

pytorch读取数据集

使用pytorch读取数据集一般有三种情况

第一种

读取官方给的数据集，例如Imagenet，CIFAR10，MNIST等

这些库调用torchvision.datasets.XXXX()即可，例如想要读取MNIST数据集

import torchimport torch.nn as nnimport torch.utils.data as Dataimport torchvisiontrain_data = torchvision.datasets.MNIST(    root='./mnist/',    train=True,                                     # this is training data    transform=torchvision.transforms.ToTensor(),    # Converts a PIL.Image or numpy.ndarray to                                                    # torch.FloatTensor of shape (C x H x W) and normalize in the range [0.0, 1.0]    download=True,)

这样就会自动从网上下载MNIST数据集，并且以保存好的数据格式来读取

然后直接定义DataLoader的一个对象，就可以进行训练了

train_loader = Data.DataLoader(dataset=train_data, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=True)for epoch in range(EPOCH):    for step, (b_x, b_y) in enumerate(train_loader):   # gives batch data, normalize x when iterate train_loader            XXXX            XXXX

第二种

这种就比较常用了，针对图像的分类问题

适用情况是，对于图片的多分类问题，图片按照指定的格式来存放：

根路径/类别（标签label）/图片

按照上面的格式来存放图片，根路径下面保存了许多文件夹，每个文件夹中存放了某一类的图片，并且文件夹名就是类的映射，例如这样，根目录就是learn_pytorch，下面的每个文件夹代表一个类，类的名字随便命名，在训练过程中会自动被映射成0，1，2，3…

保存成这样的格式之后，就可以直接利用pytorch定义好的派生类ImageFolder来读取了，ImageFolder其实就是Dataset的派生类，专门被定义来读取特定格式的图片的，它也是 torchvision库帮我们方便使用的，比如这样

然后就可以作为DataLoader的数据集输入用了

from torchvision.datasets import ImageFolderdata_transform = transforms.Compose([    transforms.ToTensor(),    transforms.Normalize(mean=[0.5,0.5,0.5], std=[0.5, 0.5, 0.5])])dataset = ImageFolder("/home/xxx/learn_pytorch/",transform = data_transform)train_loader = Data.DataLoader(dataset=dataset, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=True)

它的构造函数要求输入两个参数，一个根目录，一个对数据的操作，因为图片被自动读取成PILimage数据格式，因此Totensor()必不可少，而且可以用transforms.Compose把许多操作合成一个参数输入，就能实现数据增强，非常方便。上面的例子是先转成tensor，然后归一化，没做数据增强的各种操作。如果要数据增强，可以再加一些裁剪、反转之类的，都可以。比如下面的

transforms.RandomSizedCroptransforms.RandomHorizontalFlip()

还有一个问题是，如何知道文件夹名被映射成了什么标签，这个可以直接查看定义的对象的class_to_idx属性

这个ImageFolder产生的dataset对象，第一维就是第几张图片，第二维元素0是图片矩阵元素1是label

接下来就是建立模型+训练了

训练的过程和第一种一样

第三种

这种情况是最通用的，适用于不是分类问题，或者标签不是简单的文件名的映射

思路就是自己定义一个Dataset的派生类,并且对数据的处理、数据增强之类的都需要自己定义，这些定义的时候利用__call_()就可以了

实现过程是：

首先

定义一个Dataset的派生类，这个派生类目标是重载两个魔法方法 __ len __ ()，__ getitem__()

__ len __ () 函数是在调用 len(对象)的时候会被调用并返回，重载的目的是，在调用的时候返回数据集的大小
__getitem __() 函数可让对象编程可迭代的，定义了它之后就可以使得对像被for语句迭代，重载它的目的是能够使得它每次都迭代返回数据集的一个样本

现在定义一个派生类

class FaceLandmarksDataset(Dataset):    """Face Landmarks dataset."""    def __init__(self, csv_file, root_dir, transform=None):        """        Args:            csv_file (string): Path to the csv file with annotations.            root_dir (string): Directory with all the images.            transform (callable, optional): Optional transform to be applied                on a sample.        """        self.landmarks_frame = pd.read_csv(csv_file)        self.root_dir = root_dir        self.transform = transform    def __len__(self):        return len(self.landmarks_frame)    def __getitem__(self, idx):        img_name = os.path.join(self.root_dir,                                self.landmarks_frame.iloc[idx, 0])        image = io.imread(img_name)        landmarks = self.landmarks_frame.iloc[idx, 1:].as_matrix()        landmarks = landmarks.astype('float').reshape(-1, 2)        sample = {'image': image, 'landmarks': landmarks}        if self.transform:            sample = self.transform(sample)        return sample

构造函数就是定义了一些属性，例如读取出保存整个数据集的表格，然后len就是返回了数据集的数目，getitem则是定义了迭代返回一个数据集样本，返回值可以是包含训练样本和标签的list，也可以是字典，根据这个不同后面的用法也回不太一样（无非就是索引是数字还是key的区别）

除此之外，Dataset一般还会要求输入对数据集的操作，要是不想数据增强，就加个ToTensor就可以（因为要转换成tensor才能训练），要是想数据增强就自己加一些新的类（没错，ToTensor、各种数据增强的函数其实都是一个类，然后定义的一个对象），接着用transforms.Compose把他们连在一起就可以了。上面的transform写的是None，就是不进行数据处理，直接输出

然后实例化这个类，就可以作为DataLoader的参数输入了

face_dataset = FaceLandmarksDataset(csv_file='faces/face_landmarks.csv',                                    root_dir='faces/')

这时候分析一下这个对象，定义它的参数就是init构造函数需要的，然后对他进行迭代的时候会自动调用getitem 例如下面的操作结果是

for i in range(len(face_dataset)):    sample = face_dataset[i]    print(sample['image'])    print(i,sample['image'].shape, sample['landmarks'].shape)

可以看到每次迭代的时候都会输入一个字典

接下来定义一下DataLoader，就可以去迭代输入了，当然这里还不行，因为需要将数据集转换成tensor才能输入到模型进行训练

那么接下来就是考虑刚才那个DataSet类里的transform怎么改，最初给的是None,不做处理，因此出来的还是ImageArray,至少要实现ToTensor才行。

实现ToTensor这个类就主要用到了 __call __()魔法函数

__ call__()函数比较特殊，可以让对象本身变成可调用的，可以后面加括号并输入参数，然后就会自动调用call这个魔法函数

Totensor类的实现如下，注意numpy和tensor数组区别在一个通道数在后，一个通道数在前，因此还需要交换不同维度的位置

class ToTensor(object):    """Convert ndarrays in sample to Tensors."""    def __call__(self, sample):        image, landmarks = sample['image'], sample['landmarks']        # swap color axis because        # numpy image: H x W x C        # torch image: C X H X W        image = image.transpose((2, 0, 1))        return {'image': torch.from_numpy(image),                'landmarks': torch.from_numpy(landmarks)}

使用的时候先定义一个对象，然后对象（参数）就会自动调用call函数了

再看几个数据增强的类的实现，它们所有的相似点都是，call函数的参数都是sample，也就是输入的数据集

class Rescale(object):    """Rescale the image in a sample to a given size.    Args:        output_size (tuple or int): Desired output size. If tuple, output is            matched to output_size. If int, smaller of image edges is matched            to output_size keeping aspect ratio the same.    """    def __init__(self, output_size):        assert isinstance(output_size, (int, tuple))        self.output_size = output_size    def __call__(self, sample):        image, landmarks = sample['image'], sample['landmarks']        h, w = image.shape[:2]        if isinstance(self.output_size, int):            if h > w:                new_h, new_w = self.output_size * h / w, self.output_size            else:                new_h, new_w = self.output_size, self.output_size * w / h        else:            new_h, new_w = self.output_size        new_h, new_w = int(new_h), int(new_w)        img = transform.resize(image, (new_h, new_w))        # h and w are swapped for landmarks because for images,        # x and y axes are axis 1 and 0 respectively        landmarks = landmarks * [new_w / w, new_h / h]        return {'image': img, 'landmarks': landmarks}class RandomCrop(object):    """Crop randomly the image in a sample.    Args:        output_size (tuple or int): Desired output size. If int, square crop            is made.    """    def __init__(self, output_size):        assert isinstance(output_size, (int, tuple))        if isinstance(output_size, int):            self.output_size = (output_size, output_size)        else:            assert len(output_size) == 2            self.output_size = output_size    def __call__(self, sample):        image, landmarks = sample['image'], sample['landmarks']        h, w = image.shape[:2]        new_h, new_w = self.output_size        top = np.random.randint(0, h - new_h)        left = np.random.randint(0, w - new_w)        image = image[top: top + new_h,                      left: left + new_w]        landmarks = landmarks - [left, top]        return {'image': image, 'landmarks': landmarks}

这两个就很清晰了，首先是构造函数要求在定义对象的时候输入参数，接着再用call实现直接调用对象。

用的时候就可以

transformed_dataset = FaceLandmarksDataset(csv_file='faces/face_landmarks.csv',                                           root_dir='faces/',                                           transform=transforms.Compose([                                               Rescale(256),                                               RandomCrop(224),                                               ToTensor()                                           ]))for i in range(len(transformed_dataset)):    sample = transformed_dataset[i]    print(i, sample['image'].size(), sample['landmarks'].size())    if i == 3:        break

分析一下，首先定义重载DataSet类的对象，transform参数写成上面定义的三个操作类的组合，回头去看这个类的定义

        self.transform = transform

上面就定义了一个三个类联合起来的对象

        if self.transform:            sample = self.transform(sample)

然后直接调用该对象，调用了三个类的call函数，就返回了处理后的数据集了

最后终于可以迭代训练了

dataloader = DataLoader(transformed_dataset, batch_size=4, shuffle=True, num_workers=4)

定义一个DataLoader的对象，剩下的用法就和第二种的一样，两重循环进行训练了，这个DataLoader也有点技巧，就是每次对它迭代的时候，返回的还是DataSet类对象返回值的形式，但是里面的内容又在前面加了一个维度，大小就是batch_size，也就是说，DataLoader对象调用的时候每次从迭代器里取出来batch_size个样本，并把它们堆叠起来（这个堆叠是在列表/字典内堆叠的），每次迭代出来的内容还都是一个字典/数组

pytorch学习记录

这是我随便搭的一个简单模型，测试一下

import osimport torchimport torch.nn as nnimport torch.utils.data as Dataimport torchvisionimport matplotlib.pyplot as pltfrom torchvision import transformsfrom torchvision.datasets import ImageFolderimport matplotlib.pyplot as plt%matplotlib inline#定义几个参数EPOCH = 20BATCH_SIZE = 4LR = 0.001#读取数据data_transform = transforms.Compose([    transforms.ToTensor(),    transforms.Normalize(mean=[0.5,0.5,0.5], std=[0.5, 0.5, 0.5])])dataset = ImageFolder("/home/xxx/learn_pytorch/",transform = data_transform)print(dataset[0][0].size())print(dataset.class_to_idx)#定义train_loader = Data.DataLoader(dataset=dataset, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=True)#定义模型类，是 nn.Module的继承类，思路是先把每个层都定义出来，每个都是模型类的属性，然后再定义一个成员函数forward()作为前向传播过程，就可以把每个层连起来了，通过这个就搭好了整个模型class CNN(nn.Module):    def __init__(self):        super(CNN,self).__init__()        self.conv1 = nn.Sequential(            nn.Conv2d(3,16,5,1,2),            nn.ReLU(),            nn.MaxPool2d(kernel_size=2),        )        self.conv2 = nn.Sequential(                     nn.Conv2d(16, 32, 5, 1, 2),                 nn.ReLU(),                                  nn.MaxPool2d(2),                        )        self.conv3 = nn.Sequential(                     nn.Conv2d(32, 64, 5, 1, 2),                 nn.ReLU(),                                  nn.MaxPool2d(2),                        )        self.conv4 = nn.Sequential(                     nn.Conv2d(64, 128, 5, 1, 2),                 nn.ReLU(),                                  nn.MaxPool2d(2),                        )        self.out1 = nn.Sequential(            nn.Linear(128*16*30, 1000),            nn.ReLU(),        )        self.out2 = nn.Sequential(            nn.Linear(1000, 100),            nn.ReLU(),        )        self.out3 = nn.Sequential(            nn.Linear(100, 4),        )    def forward(self, x):        x = self.conv1(x)        x = self.conv2(x)        x = self.conv3(x)        x = self.conv4(x)        x = x.view(x.size(0), -1)           # flatten the output of conv2 to (batch_size, 32 * 7 * 7)        x = self.out1(x)        x = self.out2(x)        output = self.out3(x)        return output, x    # return x for visualization#如果使用GPU训练要把模型和tensor放到GPU上，通过.cuda来实现cnn = CNN().cuda()print(cnn)#定义优化器对象、损失函数optimizer = torch.optim.Adam(cnn.parameters(), lr=LR)   # optimize all cnn parametersloss_func = nn.CrossEntropyLoss()                       # the target label is not one-hotted#二重循环开始训练，外层循环是迭代次数，第二重循环就是每次对batch_size的数据读取并训练for epoch in range(EPOCH):    accy_count = 0    for step,(b_x,b_y) in enumerate(train_loader):        output = cnn(b_x.cuda())[0]        loss = loss_func(output,b_y.cuda())     #carcute loss        optimizer.zero_grad()           #clear gradient        loss.backward()                 #sovel gradient        optimizer.step()                #gradient sovel        output_index = torch.max(output,1)[1].cpu().data.numpy()        accy_count += float((output_index==b_y.data.numpy()).astype(int).sum())    accuracy = accy_count/(BATCH_SIZE * train_loader.__len__())    print("Epoch:",epoch," accuracy is: ",accuracy)