2019-3-10——生成对抗网络GAN---生成mnist手写数字图像
"""
生成对抗网络(GAN,Generative Adversarial Networks)的基本原理很简单:
假设有两个网络,生成网络G和判别网络D。生成网络G接受一个随机的噪声z并生成图片,
记为G(z);判别网络D的作用是判别一张图片x是否真实,对于输入x,D(x)是x为真实图片的概率。
在训练过程中, 生成器努力让生成的图片更加真实从而使得判别器无法辨别图像的真假,
而D的目标就是尽量把分辨出真实图片和生成网络G产出的图片,这个过程就类似于二人博弈,
G和D构成了一个动态的“博弈过程”。随着时间的推移,生成器和判别器在不断地进行对抗,
最终两个网络达到一个动态平衡:生成器生成的图像G(z)接近于真实图像分布,而判别器识别不出真假图像,
即D(G(z))=0.5。最后,我们就可以得到一个生成网络G,用来生成图片。
"""
import tensorflow as tf
from matplotlib import pyplot as plt
import os
import numpy as np
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
mnist=input_data.read_data_sets('/MNIST_data/',one_hot=True)
batch_size=64
units_size=128
learning_rate=0.001
epoch=300
smooth=0.1
"""定义生成模型"""
def generatorModel(noise_img,units_size,out_size,alpha=0.01):
"""生成器的目的是:对于生成的图片,G希望D打上标签1"""
with tf.variable_scope('generator'):
FC=tf.layers.dense(noise_img,units_size)
relu=tf.nn.leaky_relu(FC,alpha)
drop=tf.layers.dropout(relu,rate=0.2)
logits=tf.layers.dense(drop,out_size)
outputs=tf.tanh(logits)
return logits,outputs """定义判别模型"""
def discriminatorModel(images,unite_size,alpha=0.01,reuse=False):
"""
判别器的目的是:
1. 对于真实图片,D要为其打上标签1
2. 对于生成图片,D要为其打上标签0
"""
with tf.variable_scope('discriminator',reuse=reuse):
FC=tf.layers.dense(images,units_size)
relu=tf.nn.leaky_relu(FC,alpha)
logits=tf.layers.dense(relu,1)
outputs=tf.sigmoid(logits)
return logits,outputs
"""定义损失函数"""
def loss_fenction(real_logits,fake_logits,smooth):
"""生成器希望判别器判别出来的标签为1; tf.ones_like()创建一个将所有元素都设置为1的张量"""
G_loss=tf.reduce_mean(tf.nn.sigmoid_cross_entropy_with_logits(
logits=fake_logits,
labels=tf.ones_like(fake_logits)*(1-smooth))
)
"""判别器识别生成器产出的图片,希望识别出来的标签为0;tf.zeros_like()创建一个将所有元素都设置为0的张量"""
fake_loss=tf.reduce_mean(tf.nn.sigmoid_cross_entropy_with_logits(
logits=fake_logits,
labels=tf.zeros_like(fake_logits))
)
"""判别器判别真实图片,希望判别出来的标签为1;tf.ones_like()创建一个将所有元素都设置为1的张量"""
real_loss=tf.reduce_mean(tf.nn.sigmoid_cross_entropy_with_logits(
logits=real_logits,
labels=tf.ones_like(real_logits)*(1-smooth))
)
D_loss=tf.add(fake_loss,real_loss)
return G_loss,fake_loss,real_loss,D_loss
"""定义优化器"""
def optimizer(G_loss,D_loss,learning_rate):
"""因为GAN中一共训练了两个网络,所以分别对G和D进行优化"""
train_var=tf.trainable_variables() #需要训练的变量
G_var=[var for var in train_var if var.name.startswith('generator')]
D_var=[var for var in train_var if var.name.startswith('discriminator')]
G_optimizer=tf.train.AdadeltaOptimizer(learning_rate).minimize(G_loss,var_list=G_var)
D_optimizer=tf.train.AdadeltaOptimizer(learning_rate).minimize(D_loss,var_list=D_var)
return G_optimizer,D_optimizer
"""训练"""
def train(mnist):
image_size = mnist.train.images[0].shape[0]
real_images = tf.placeholder(tf.float32,[None,image_size])
fake_images = tf.placeholder(tf.float32,[None,image_size])
"""调用生成模型生成假图片G_output"""
G_logits,G_output = generatorModel(fake_images,units_size,image_size)
"""D对真实图像的判别"""
real_logits,real_output = discriminatorModel(real_images,units_size)
"""D对G生成图像的判别"""
fake_logits,fake_output=discriminatorModel(G_output,units_size,reuse=True)
G_loss,real_loss,fake_loss,D_loss=loss_fenction(real_logits,fake_logits,smooth)
G_optimizer,D_optimizer=optimizer(G_loss,D_loss,learning_rate) saver=tf.train.Saver()
step=0
with tf.Session() as session:
session.run(tf.global_variables_initializer())
for Epoch in range(epoch):
for batch_i in range(mnist.train.num_examples//batch_size):
batch_image,_=mnist.train.next_batch(batch_size)
"""对图像像素进行scale,tanh的输出结果为(-1,1)"""
batch_image=batch_image*2-1
"""模型的输入噪声"""
noise_image=np.random.uniform(-1,1,size=(batch_size,image_size))#从均匀分布[-1,1)中随机采样
session.run(G_optimizer,feed_dict={fake_images:noise_image})
session.run(D_optimizer,feed_dict={real_images:batch_image,fake_images:noise_image})
step=step+1
loss_D= session.run(D_loss, feed_dict={real_images: batch_image, fake_images: noise_image})
loss_real= session.run(real_loss, feed_dict={real_images: batch_image, fake_images: noise_image})
loss_fake= session.run(fake_loss, feed_dict={real_images: batch_image, fake_images: noise_image})
loss_G= session.run(G_loss, feed_dict={fake_images: noise_image})
print('epoch:', Epoch, 'loss_D:', loss_D,'loss_real', loss_real,'loss_fake', loss_fake, 'loss_G', loss_G)
model_path=os.getcwd()+os.sep+"mnist.model"
saver.save(session,model_path,global_step=step)
"""定义主函数"""
def main(argv=None):
train(mnist)
if __name__ =='__main__':
tf.app.run()
import tensorflow as tf
import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
import pickle
import example88_0 UNITS_SIZE = example88_0.units_size def generatorImage(image_size):
sample_images = tf.placeholder(tf.float32, [None, image_size])
G_logits, G_output = example88_0.generatorModel(sample_images, UNITS_SIZE, image_size)
saver = tf.train.Saver()
with tf.Session() as session:
session.run(tf.global_variables_initializer())
saver.restore(session, tf.train.latest_checkpoint('.'))
sample_noise = np.random.uniform(-1, 1, size=(25, image_size))
samples = session.run(G_output, feed_dict={sample_images: sample_noise})
with open('samples.pkl', 'wb') as f:
pickle.dump(samples, f) def show():
with open('samples.pkl', 'rb') as f:
samples = pickle.load(f)
fig, axes = plt.subplots(figsize=(7, 7), nrows=5, ncols=5, sharey=True, sharex=True)
for ax, image in zip(axes.flatten(), samples):
ax.xaxis.set_visible(False)
ax.yaxis.set_visible(False)
ax.imshow(image.reshape((28, 28)), cmap='Greys_r')
plt.show() def main(argv=None):
image_size = example88_0.mnist.train.images[0].shape[0]
generatorImage(image_size)
show() if __name__ == '__main__':
tf.app.run()
2019-3-10——生成对抗网络GAN---生成mnist手写数字图像的更多相关文章
- 用MXNet实现mnist的生成对抗网络(GAN)
用MXNet实现mnist的生成对抗网络(GAN) 生成式对抗网络(Generative Adversarial Network,简称GAN)由一个生成网络与一个判别网络组成.生成网络从潜在空间(la ...
- 人工智能中小样本问题相关的系列模型演变及学习笔记(二):生成对抗网络 GAN
[说在前面]本人博客新手一枚,象牙塔的老白,职业场的小白.以下内容仅为个人见解,欢迎批评指正,不喜勿喷![握手][握手] [再啰嗦一下]本文衔接上一个随笔:人工智能中小样本问题相关的系列模型演变及学习 ...
- 生成对抗网络GAN介绍
GAN原理 生成对抗网络GAN由生成器和判别器两部分组成: 判别器是常规的神经网络分类器,一半时间判别器接收来自训练数据中的真实图像,另一半时间收到来自生成器中的虚假图像.训练判别器使得对于真实图像, ...
- TensorFlow从1到2(十二)生成对抗网络GAN和图片自动生成
生成对抗网络的概念 上一篇中介绍的VAE自动编码器具备了一定程度的创造特征,能够"无中生有"的由一组随机数向量生成手写字符的图片. 这个"创造能力"我们在模型中 ...
- 深度学习-生成对抗网络GAN笔记
生成对抗网络(GAN)由2个重要的部分构成: 生成器G(Generator):通过机器生成数据(大部分情况下是图像),目的是“骗过”判别器 判别器D(Discriminator):判断这张图像是真实的 ...
- 深度学习框架PyTorch一书的学习-第七章-生成对抗网络(GAN)
参考:https://github.com/chenyuntc/pytorch-book/tree/v1.0/chapter7-GAN生成动漫头像 GAN解决了非监督学习中的著名问题:给定一批样本,训 ...
- 生成对抗网络(GAN)
基本思想 GAN全称生成对抗网络,是生成模型的一种,而他的训练则是处于一种对抗博弈状态中的. 譬如:我要升职加薪,你领导力还不行,我现在领导力有了要升职加薪,你执行力还不行,我现在执行力有了要升职加薪 ...
- 科普 | 生成对抗网络(GAN)的发展史
来源:https://en.wikipedia.org/wiki/Edmond_de_Belamy 五年前,Generative Adversarial Networks(GANs)在深度学习领域掀起 ...
- 利用tensorflow训练简单的生成对抗网络GAN
对抗网络是14年Goodfellow Ian在论文Generative Adversarial Nets中提出来的. 原理方面,对抗网络可以简单归纳为一个生成器(generator)和一个判断器(di ...
随机推荐
- asp.net在配置文件里设置多种编码方式的研究
我们在做asp.net的程序时,在根目录下肯定会有一个web.config的文件, 有点开发经验的可能都知道,它是配置程序的全局信息的地方, 当然了,也可以在这里做更多的事情,下面我们来研究一下 ,如 ...
- Mybatis的回顾学习
<!--id:statementId resultType:查询结果集的数据类型 parameterType:查询的入参 --> <selectid="getUserByI ...
- 【转】Jenkins 二次开发 - Python
马克,备用: Jenkins 二次开发 https://testerhome.com/topics/14988?locale=zh-TW python-jenkins api 文档:https://p ...
- js 购物车的实现
购物车原理:创建一个构造函数,把涉及到的项目写成方法,然后把这些方法放到构造函数的原型对象上,通过按钮绑定,调用原型对象上的方法,实现对涉及项目的改变 html代码: <!DOCTYPE htm ...
- U3D MemoryProfiler
MemoryProfiler Unity 5.3a4 has a new very lowlevel memory profiler API. It can tell you which object ...
- maven中scope标签详解
前言 最近在做itoo的pom优化工作,发现对于maven依赖管理中的scope标签还是有不明白的地方,所以今天就来总结一下这方面的知识,scope在maven的依赖管理中主要负责项目的部署 mave ...
- VS Code 使用笔记
改变 UI 语言 How to change UI language in Visual Studio Code? 设置 Tab 空格 How to set tab-space style?
- 运行vue项目--安装vue脚手架vue cli
第一步. 安装node: 官网下载node的.pkg,下载地址,选择相应版本进行下载 mac终端下输入npm -v 和 node -v, 出现相应版本号即安装成功. 若均提示 command not ...
- C++中文件读写的操作
在C++中读读写文件一般指的就是磁盘中的文本文件和二进制文件: 文本文件:以字符序列组成的文件 二进制文件:由二进制组成的文件 读写文件采用ofstream和ifstream文件流,两者可用头文件&l ...
- Hibernate学习笔记3.2(Hibernate组建映射)
1.组建映射 可以存在一个表里面 Husband.java package com.bjsxt.hibernate; import javax.persistence.Embedded; import ...